Zookeeper基础概念

Zookeeper为分布式应用提供了统一命名服务、配置管理和分布式锁等分布式的基础服务。在解决分布式数据一致性问题上，Zookeeper并没有采用Paxos算法，而是使用了ZAB(Zookeeper Atomic Broadcast)协议。

Zookeeper是什么？

Zookeeper是一个典型的分布式协调服务，分布式应用程序可以基于它实现数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、Master选举、分布式锁和分布式队列等功能。Zookeeper能够保证以下分布式一致性特征：

• 顺序一致性：从同一个客户端发起的事务请求，必须按照发起顺序被应用到Zookeeper中
• 原子性：事务在集群中必须全部成功或者全部失败，不存在部分成功部分失败的情况
• 单一视图：连接集群中的任何一个服务器，得到的数据视图都是一样的
• 可靠性：服务端一旦成功执行了某个事务，该事物引起的服务状态变更将永久保存，除非又有新的事务更新了其状态
• 实时性：这里的实时性不是说一旦事务执行成功，客户端就可以获取最新的数据结，而是Zookeeper保证在一段时间后，可以获取最新的数据

Zookeeper的目标

• 简单的数据模型：Zookeeper以数的结构组织数据，类似于目录结构，每一个目录在Zookeeper中成为ZNode，每一个ZNode可以记录少量数据
• 可以构建集群：Zookeeper的集群最好以奇数个数搭建(过半选举)，集群中的服务两两建立连接相互通信
• 顺序访问：客户端的更新请求，都会分配一个全局的唯一ID(ZXID)
• 高性能：Zookeeper将全量数据存储在内存中，因此对于读的操作延时非常非常低

Zookeeper的基本概念

集群角色

Zookeeper集群中主要有三种角色：Leader、Follower、Observer。Leader负责接收客户端的写请求，并将该请求以事务的方式提交给Follower执行。Follower负责接收读请求、参与Leader的选举和过半写成功策略。Observer也负责接收读请求，不需要参与Leader的选举和过半写成功，该角色设计的主要目标是用来在不影响写性能的前提下扩展Zookeeper的读性能。

会话

会话指的是客户端和Zookeeper集群建立的连接，假设与客户端相连的服务器宕机，在没有超过sessionTimeout参数设置的前提下能够重新连接上另一台服务器，则之前的会话有效。

数据节点

这里的数据节点除了机器节点之外，指的还是Zookeeper中的ZNode，ZNode以文件目录的形式进行组织。主要有两种形式：持久节点和临时节点。持久节点一旦创建除非手动移除否则不会删除，临时节点和会话的生命周期有关，会话启动创建的临时节点会在会话断开时自动删除。Zookeeper还可以为节点设置SEQUENTIAL属性，被设置了该属性的节点在创建时会自动在节点名后面加一个数字，该数字是由父节点维护的。

版本

Zookeeper的每个ZNode都可以存储数据，对应于每一个ZNode，Zookeeper会维护一个叫做Stat的数据结构，Stat记录了这个ZNode的三个数据版本，分别是version(当前ZNode的版本)、cversion(当前ZNode子节点的版本)、aversion (当前ZNode的ACL版本)。

Watch

Watch机制是Zookeeper里面非常非常重要的一个机制。客户端可以在一些ZNode上注册一些Watcher，当一些特定的事件发生时，Zookeeper服务端会将该事件推送至感兴趣的客户端。

ACL

Zookeeper采用ACL策略来进行权限控制，主要有以下5种权限：

• CREATE：创建子节点的权限
• READ：读取节点数据和子节点列表的权限
• WRITE：更新节点数据的权限
• DELETE：删除子节点的权限
• ADMIN：设置节点ACL的权限