Zookeeper

Zookeeper简介

ZooKeeper最为主要的使⽤场景，是作为分布式系统的分布式协同服务。
ZooKeeper对分布式系统的协调，使⽤的是第⼆种⽅式，共享存储。其实共享存储，分布式应⽤也需要和存储进⾏⽹络通信。

zookeeper的基本概念
Zookeeper是⼀个开源的分布式协调服务，其设计⽬标是将那些复杂的且容易出错的分布式⼀致性服务封装起来，构成⼀个⾼效可靠的原语集，并以⼀些简单的接⼝提供给⽤户使⽤。zookeeper是⼀个典型的分布式数据⼀致性的解决⽅案，分布式应⽤程序可以基于它实现诸如数据订阅/发布、负载均衡、命名服务、集群管理、分布式锁和分布式队列等功能。

基本概念
① 集群⻆⾊
它没有沿⽤传递的Master/Slave概念，⽽是引⼊了Leader、Follower、Observer三种⻆⾊。Zookeeper集群中的所有机器通过Leader选举来选定⼀台被称为Leader的机器，Leader服务器为客户端提供读和写服务，除Leader外，其他机器包括Follower和Observer,Follower和Observer都能提供读服务，唯⼀的区别在于Observer不参与Leader选举过程，不参与写操作的过半写成功策略，因此Observer可以在不影响写性能的情况下提升集群的性能。
Leader服务器是Zookeeper集群⼯作的核⼼，其主要⼯作有以下两个：
　　(1) 事务请求的唯⼀调度和处理者，保证集群事务处理的顺序性。
　　(2) 集群内部各服务器的调度者。
Follower服务器是Zookeeper集群状态中的跟随者，其主要⼯作有以下三个：
　　(1) 处理客户端⾮事务性请求（读取数据），转发事务请求给Leader服务器。
　　(2) 参与事务请求Proposal的投票。
　　(3) 参与Leader选举投票。
　　Observer
　　简单地讲，Observer服务器只提供⾮事务服务，通常⽤于在不影响集群事务处理能⼒的前提下提升集群的⾮事务处理能⼒。
② 会话（session）
Session指客户端会话，⼀个客户端连接是指客户端和服务端之间的⼀个TCP⻓连接
③ 数据节点（Znode）
在ZooKeeper中，“节点”分为两类，第⼀类同样是指构成集群的机器，我们称之为机器节点；第⼆类则是指数据模型中的数据
单元，我们称之为数据节点——ZNode。ZooKeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是⼀棵树（ZNode Tree），由斜杠（/）进⾏分割的路径，就是⼀个Znode，例如/app/path1。每个ZNode上都会保存⾃⼰的数据内容，同时还会保存⼀系列属性信息。
④ 版本
刚刚我们提到，Zookeeper的每个Znode上都会存储数据，对于每个ZNode，Zookeeper都会为其维护⼀个叫作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）。
⑤ Watcher（事件监听器）
Wathcer（事件监听器），是Zookeeper中⼀个很重要的特性，Zookeeper允许⽤户在指定节点上注册⼀些Watcher，并且在⼀些特定事件触发的时候，Zookeeper服务端会将事件通知到感兴趣的客户端，该机制是Zookeeper实现分布式协调服务的重要特性
⑥ ACL
Zookeeper采⽤ACL（Access Control Lists）策略来进⾏权限控制，其定义了如下五种权限：
　　　　· CREATE：创建⼦节点的权限。
　　　　· READ：获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。
其中需要注意的是，CREATE和DELETE这两种权限都是针对⼦节点的权限控制

ZNode 的类型
刚刚已经了解到，Zookeeper的znode tree是由⼀系列数据节点组成的，那接下来，我们就对数据节点
做详细讲解
Zookeeper 节点类型可以分为三⼤类：
持久性节点（Persistent）
临时性节点（Ephemeral）
顺序性节点（Sequential）
在开发中在创建节点的时候通过组合可以⽣成以下四种节点类型：持久节点、持久顺序节点、临时节点、临时顺序节点。不同类型的节点则会有不同的⽣命周期
持久节点：是Zookeeper中最常⻅的⼀种节点类型，所谓持久节点，就是指节点被创建后会⼀直存在服务器，直到删除操作主动清除

持久顺序节点：就是有顺序的持久节点，节点特性和持久节点是⼀样的，只是额外特性表现在顺序上。顺序特性实质是在创建节点的时候，会在节点名后⾯加上⼀个数字后缀，来表示其顺序。
临时节点：就是会被⾃动清理掉的节点，它的⽣命周期和客户端会话绑在⼀起，客户端会话结束，节点会被删除掉。与持久性节点不同的是，临时节点不能创建⼦节点。
临时顺序节点：就是有顺序的临时节点，和持久顺序节点相同，在其创建的时候会在名字后⾯加上数字后缀。

事务ID
对于每⼀个事务请求，ZooKeeper都会
为其分配⼀个全局唯⼀的事务ID，⽤ ZXID 来表示，通常是⼀个 64 位的数字。每⼀个 ZXID 对应⼀次更
新操作，从这些ZXID中可以间接地识别出ZooKeeper处理这些更新操作请求的全局顺序

Watcher–数据变更通知
Zookeeper使⽤Watcher机制实现分布式数据的发布/订阅功能

Zookeeper的Watcher机制主要包括客户端线程、客户端WatcherManager、Zookeeper服务器三部分。

具体⼯作流程为：客户端在向Zookeeper服务器注册的同时，会将Watcher对象存储在客户端的WatcherManager当中。当Zookeeper服务器触发Watcher事件后，会向客户端发送通知，客户端线程从WatcherManager中取出对应的Watcher对象来执⾏回调逻辑。

ACL–保障数据的安全
我们可以从三个⽅⾯来理解ACL机制：权限模式（Scheme）、授权对象（ID）、权限（Permission），通常使⽤"scheme: id : permission"来标识⼀个有效的ACL信息。

Zookeeper应⽤场景

数据发布/订阅、命名服务、集群管理、Master选举、分布式锁和分布式队列等。

集群管理，包括集群监控与集群控制两⼤块，前者侧重对集群运⾏时状态的收集，后者则是对集群进⾏操作与控制。