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一、Zookeeper 概述
1. Zookeeper 定义
Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式框架提供协调服务的Apache项目
2. Zookeeper 工作机制
Zookeeper从设计模式角度来理解：
是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。也就是说 Zookeeper = 文件系统 + 通知机制。
文件系统：保存服务器相关信息
通知机制：通知服务器上下线情况
3. Zookeeper 特点
（1）Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
（2）Zookeepe集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
（3）全局数据一致：每个Server保存一份相同的数据副本，Client无论连接到哪个Server，数据都是一致的。
（4）更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按其发送顺序依次执行，即先进先出。
（5）数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
（6）实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新数据。
4. Zookeeper 数据结构
Zookeeper 数据模型的结构与Linux文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一个ZNode。每一个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识。
5. Zookeeper 应用场景
提供的服务包括：统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。
（1）统一命名服务
在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别。例如：IP不容易记住，而域名容易记住。
（2）统一配置管理
- 分布式环境下，配置文件同步非常常见。一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Kafka集群。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。
- 配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。各个客户端服务器监听这个Znode。一旦 Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个客户端服务器。
（3）统一集群管理
- 分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。可根据节点实时状态做出一些调整。
- ZooKeeper可以实现实时监控节点状态变化。可将节点信息写入ZooKeeper上的一个ZNode。监听这个ZNode可获取它的实时状态变化。
（4）服务器动态上下线
客户端能实时洞察到服务器上下线的变化。
（5）软负载均衡
在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户端请求。
6. Zookeeper 选举机制
（1）第一次启动选举机制
服务器1 启动，发起一次选举。服务器1 投自己一票。此时服务器1 票数一票，不够半数以上(3票），选举无法完成，服务器1状态保持为LOOKING;
服务器2 启动，再发起一次选举。服务器1 和2 分别投白己一票并交换选票信息，此时服务器1 发现服务器2 的 myid 比自己目前投票推举的（服务器1）大，更改选票为推举服务器。此时服务器1票数0票，服务器2票数2票，没有半数以上结果，选举无法完成，服务器1，2状态保持LOOKING
服务器3 启动，发起一次选举。此时服务器1 和2 都会更改选票为服务器3。此次投票结果，服务器1为0票，服务器2 为0票，服务器3 为3票。此时服务器3 的票数已经超过半数，服务器3 当选Leader。服务器1，2 更改状态为 FOLLOWING，服务器3 更改状态为 LEADING;
服务器4 启动，发起一次选举。此时服务器1，2，3已经不是LOOKING状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果，服务器3 为3票，服务器4 为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING;
服务器5启动，同4一样当小弟。
（2）非第一次启动选举机制
当ZooKeeper 集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举
- 服务器初始化启动
- 服务器运行期间无法和 Leader保持连接。
而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态
- 集群中本来就己经存在一个Leader
对于已经存在Leader的情况，机器试图去选举Lcader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和 Leader 机器建立连接，并进行状态同步即可。
- 集群中确实不存在Leader
假设 LooKeeper 由5台服务器组成，SID分别为1、2、3、4、5，ZXID分别为 8、8、8、7、7，并且此时SID为3的服务器是Leader。某一时刻，3和5服务器出现故障，因此开始进行Leader选举。
选举Leader规则：
EPOCH大的直接胜出
EPOCH相同，事务id大的胜出
事务id相同，服务器id大的胜出
SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。
ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端"更新请求"的处理逻辑速度有关。
Epoch：每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完“次票这个数据就会增加