1 Zookeeper介紹
Zookeeper是一個開源分佈式應用協調服務。
簡單來說，zookeeper = 通知機制 + 文件系統
zookeeper 爲什麼是奇數
zookeeper有這樣一個特性：集羣中只要有過半的機器是正常工作的，那麼整個集羣對外就是可用的。也就是說如果有2個zookeeper，那麼只要有1個死了zookeeper就不能用了，因爲1沒有過半，所以2個zookeeper的死亡容忍度爲0；同理，要是有3個zookeeper，一個死了，還剩下2個正常的，過半了，所以3個zookeeper的容忍度爲1。
1.1 主要角色
來自服務器端的
>> 領導者（leader），負責進行投票的發起和決議，更新系統狀態（數據同步），發送心跳。
>> 學習者（learner），包括跟隨者（follower）和觀察者（observer）。
>> 跟隨者（follower），用於接受客戶端請求、向客戶端返回結果，在選主過程中參與投票。
>> 觀察者（Observer），可以接受客戶端請求，將寫請求轉發給leader，但observer不參加投票過程，只同步leader的狀態，observer的目的是爲了擴展系統，提高讀取速度。
1）leader失效後會在follower中重新選舉新的leader
2）每個follower都和leader有連接，接受leader的數據更新操作
3）客戶端可以連接到每個server，每個server的數據完全相同
4）每個節點的服務Server，記錄事務日誌和快照到持久存儲
1.2 工作原理
Zookeeper的核心是原子廣播，這個機制保證了各個Server之間的同步。實現這個機制的協議叫做Zab協議。
Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式（選主）和廣播模式（同步）。當服務啓動或者在領導者崩潰後，Zab就進入了恢復模式，恢復模式不接受客戶端請求，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和leader的狀態同步以後，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具有相同的系統狀態。
1.2.1 Zookeeper節點數據操作流程
1）寫操作
發起提案 proposal
quorum 法定人數
1）在Client向Follwer 或 Observer 發出一個寫的請求；
2）Follwer 或 Observer 把請求發送給Leader；
3）Leader接收到以後向所有follower發起提案；
4）Follwer收到提案後執行寫操作，然後把操作結果發送給Leader；
5）當多數follower返回提案結果後，leader會commit該提議，通知其他Follower 和 Observer 同步信息；
6）Follwer 或Observer把請求結果返回給Client。
2）讀操作
1）在Client向Follwer 或 Observer 發出一個讀的請求；
2）Follwer 或 Observer 把請求結果返回給Client；
1.3 數據模型
1）ZooKeeper本質上是一個分佈式的小文件存儲系統；
2）Zookeeper表現爲一個分層的文件系統目錄樹結構（不同於文件系統的是，節點可以有自己的數據，而文件系統中的目錄節點只有子節點），每個節點可以存少量的數據。
3）每個節點稱做一個ZNode。每個ZNode都可以通過其路徑唯一標識。
4）圓形節點可以含有子節點，多邊形節點不能含有子節點。一個節點對應一個應用，節點存儲的數據就是應用需要的信息，比如HA狀態active、standby。
1.4 主要特點
最終一致性：client不論連接到哪個Server，展示給它都是同一個視圖，這是zookeeper最重要的特性；
可靠性：具有簡單、健壯、良好的性能，如果消息被某一臺服務器接受，那麼它將被所有的服務器接受；
實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔範圍內獲得服務器的更新信息，或者服務器失效的信息。 但由於網絡延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到剛更新的數據，如果需要最新數據，應該在讀數據之前調用sync()接口；
等待無關(wait-free)：慢的或者失效的client，不得干預快速的client的請求，使得每個client都能有效的等待；
原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態；
順序性：按照客戶端發送請求的順序更新數據；
1.5 應用場景
數據發佈與訂閱
應用配置集中到節點上，應用啓動時主動獲取，並在節點上註冊一個watcher，每次配置更新都會通知到應用。
發佈訂閱模式
命名空間服務
分佈式命名服務，創建一個節點後，節點的路徑就是全局唯一的，可以作爲全局名稱使用。
分佈式通知/協調
不同的系統都監聽同一個節點，一旦有了更新，另一個系統能夠收到通知。
分佈式鎖
Zookeeper能保證數據的強一致性，用戶任何時候都可以相信集羣中每個節點的數據都是相同的。一個用戶創建一個節點作爲鎖，另一個用戶檢測該節點，如果存在，代表別的用戶已經鎖住，如果不存在，則可以創建一個節點，代表擁有一個鎖。
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集羣管理
每個加入集羣的機器都創建一個節點，寫入自己的狀態。監控父節點的用戶會收到通知，進行相應的處理。離開時刪除節點，監控父節點的用戶同樣會收到通知。