zookeeper知识点梳理，面试必看

本文源自 公-众-号 IT老哥 的分享

IT老哥，一个在大厂做高级Java开发的程序员，每天分享技术干货文章

1、zookeeper是什么

zookeeper是一个分布式的，开发源码的分布式应用程序协调服务，它是集群的管理者，监视着集群的各个节点根据节点提交的反馈进行下一步合理的操作

2、zookeeper提供了什么

文件系统、通知机制

3、zookeeper文件系统

zookeeper提供一个多层次节点的命名空间（节点名称叫znode），与文件系统不同的是，这些节点都可以设置关联 的数据，zookeeper为了保证高吞吐量和低延迟，在内存中维护了这个树状结构，这个特性使得zookeeper不能存储搭大量的数据，每个节点的上限为1M

4、znode4种类型

1、persistent—持久性目录节点，当客户端会话结束，此节点依然存在

2、persistent_sequential，持久性有顺序编号节点，zookeeper自动为你产生后面的序号（10位的数字）

3、ephemeral，临时目录节点，当客户端结束会话，此临时节点被删除，如果是正常结束会话，基本上无延时删除临时节点，如果是强制关闭会话，会有一定的延迟删除临时节点

4、ephemeral_sequential，临时有顺序目录节点，zookeeper自动生成序号（10位的数字）

5、zookeeper通知机制

client会对某个znode设置一个watcher事件，当这个znode发生改变时，zk会通知客户端znode的变化，注意：watcher监听事件是一次性操作，不会一直有效监听

6、zookeeper做了什么

命名服务、配置管理、集群管理、分布式锁、队列管理

6.1 命名服务（文件系统）

命名服务是指通过指定名称来获取资源或者服务地址，利用zk创建一个全局的路径，路径是唯一的，同一层目录不能有相同的目录名

6.2 配置管理

程序分布式的部署到多个机器上，将配置文件信息放到某一个znode上，当配置文件改变，zk会通知设置了watcher这个znode的客户端，客户端从这个znode上获取到最新的配置文件进行配置

6.3 集群管理

集群新机器加入与老机器退出，机器master选举

所有机器约定在父目录下创建一个临时目录节点，监听父目录下临时节点的子节点变化，一旦有机器加入或者机器宕机，其他机器就会收到通知

6.4 分布式锁（文件系统，通知机制）

zk是一致性文件系统，目录具有唯一性，zk的锁分为独占锁和时序锁

独占锁：zk上的znode看做是一把锁，通过createznode创建一个临时目录，当所有客户端去创建这个znode时，谁创建成功了，谁就抢到锁了，当处理完业务结束会话时删除临时目录，相当于释放锁，其他客户端在进行创建znode抢锁

时序锁：在一个已经存在的znode下面，所有客户端创建临时顺序目录znode，顺序号最小的节点最先获得锁，使用完释放锁，让下一个顺序号获取锁

客户端设置watcher在znode上，监听节点变化信息

6.5 队列管理（文件系统，通知机制）

1、同步队列，当这个队列的所有成员都到齐后才能开始使用，否则一直等待成员到齐，在约定目录下创建临时节点，监听这个临时节点下所有子节点是否全部到齐

2、FIFO进队和出队操作，入队有编号，出队按照编号，在特定的目录下创建一个persistent_sequential节点，创建成功队列watcher监听到目录变化，队列删除序列号最小的一个节点来消费，此时znode用于消息存储，znode里存储的数据就是队列里的消息内容，sequential是队列的消费序号，因为创建的是persistent_sequential节点，所以不怕数据丢失

7、zookeeper数据复制

zk做为一个集群对外提供一致性服务，所以集群间机器要同步复制数据，数据复制好处如下：

1、容错性：一个节点宕机，不至于整个集群不能对外提供服务

2、提高系统的扩展能力：增加节点提高负载能力

3、提高性能：让客户端本地访问就近的节点，提高访问速度

数据集群复制分为以下两种：

1、写主：对数据的修改提交要到指定的服务器，读数据没有限制，任何一个节点都可以，所以客户端要区分读和写，俗称读写分离

2、写任意：对数据的修改可以提交给任意一台服务器

zk采用的是写任意，通过增加机器，读吞吐能力和响应能力会提高，但是写吞吐能力下降（这也是建立obeserver的原因）

8、zookeeper工作原理

zk的核心是原子广播，这个机制是各个服务器之间保持数据状态同步的关键，实现这个机制的协议是zab协议，zab协议有两种模式，分别是恢复模式（选主）和广播模式（同步数据状态），当服务启动或者master崩溃后，zab进入恢复模式进行选主，当选出主节点并且大多数flow和master同步完数据状态后恢复模式结束，状态同步保证了master和follow具有相同的系统状态

9、zookeeper保证事物顺序一致性

zk采用递增的事物id来标识，所有的proposal（提议）在提出时都加上了zxid，zxid是一个64位的数字，高32位是epoch（时期; 纪元; 世; 新时代）用来标识master是否发生改变，如果有新的master被选举出来，那么epoch自增，低32位用来递增计数。新的proposal产生的时候，会像其他服务器发出事物执行请求，如果超过半数的服务器都能执行并且成功，那么就会开始执行

10、zookeeper的工作状态

1、looking：不知道master是谁，正在查找master

2、leading：当前server就是被选举出来的master

3、following：master已经选举出来，当前server与之同步

11、zookeeper同步过程

当zab完成恢复模式，就会进入广播模式，开始master与follow之间的同步

1、master等待follow的连接

2、follow连接master，将自己最大的zxid发送给master

3、master根据follow的zxid确定同步点

4、完成同步后通知follow已经成为uptodate状态

5、follow接收到uptodate状态后，又可以对客户端请求进行提供服务了

12、 zookeeper中主节点的作用

在分布式环境中，zookeeper集群有些业务逻辑通过master去计算，其他follow共享这个计算结果，大大的减少了重复数据计算，提高性能

13、zookeeper宕机处理

zookeeper集群默认server公式：（2n+1） ，不少于3台，当server宕机时，只要存活的server不少于（2n+1）/2个，就能进行选主，对外进行提供服务，数据不会丢失，因为广播模式使得每台机器上都有数据副本

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