怎么解析zookeeper 原理

今天就跟大家聊聊有關(guān)怎么解析zookeeper 原理，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

一、zookeeper的角色

• 1. 領(lǐng)導(dǎo)者（leader）: 負(fù)責(zé)進(jìn)行投票的發(fā)起和決議，更新系統(tǒng)狀態(tài)。

• 2. 學(xué)習(xí)者（learner）: 包括跟隨者是（follower）和觀(guān)察者（observer）。

• 3. 跟隨者（follower）: 用于接受客戶(hù)端的請(qǐng)求并向客戶(hù)端返回結(jié)果，在選主的過(guò)程中參與投票。

• 4. 觀(guān)察者（observer）: 可以接受客戶(hù)端連接，將寫(xiě)入請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給leader，但observer不參加投票過(guò)程，只同步leader的狀態(tài)，observer的目的是為了擴(kuò)展系統(tǒng)，提高讀取速度。

• 5. 客戶(hù)端（client）: 請(qǐng)求發(fā)起方。

二、選舉機(jī)制

• Zookeeper的核心是原子廣播，這個(gè)機(jī)制保證了各個(gè)Server之間的同步。實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制的協(xié)議叫做Zab協(xié)議。Zab協(xié)議有兩種模式，它們分別是回復(fù)模式（選主）和廣播模式（同步）。當(dāng)服務(wù)啟動(dòng)或者領(lǐng)導(dǎo)者崩潰后，Zab就進(jìn)入恢復(fù)模式，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者被選舉出來(lái)，且大多數(shù)Server完成了和leader的狀態(tài)同步以后，恢復(fù)模式就結(jié)束了。狀態(tài)同步保證了leader和Server具有相同的系統(tǒng)狀態(tài)。

• 為了保證事務(wù)的順序一致性，zookeeper采用了遞增的事務(wù)id號(hào)（zxid）來(lái)標(biāo)識(shí)事務(wù)。所有的提議（proposal）都在被提出的時(shí)候加上zxid。實(shí)現(xiàn)中zxid是一個(gè)64位的數(shù)字，它高32位是epoch用來(lái)標(biāo)識(shí)leader關(guān)系是否改變，每次一個(gè)leader被選出來(lái)，它都會(huì)有一個(gè)新的epoch，標(biāo)識(shí)當(dāng)前屬于哪個(gè)leader的統(tǒng)治時(shí)期。低32位用于遞增計(jì)數(shù)。

• 每個(gè)Server工作過(guò)程中有三個(gè)狀態(tài)：

• LOOKING : 當(dāng)前Server不知道leader是誰(shuí)，正在搜尋。

• LEADING : 當(dāng)前Server即為選出來(lái)的leader。

• FOLLOWING : leader已經(jīng)選舉出來(lái)，當(dāng)前Server與之同步。

        假設(shè)有五臺(tái)服務(wù)器組成的Zookeeper集群，它們的id從1-5，同時(shí)它們都是最新啟動(dòng)的，也就是沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)，在存放數(shù)據(jù)量這一點(diǎn)上，都是一樣的。假設(shè)這些服務(wù)器依序啟動(dòng)，來(lái)看看會(huì)發(fā)生什么，如圖所示。

• 1. 服務(wù)器1啟動(dòng)，此時(shí)只有它一臺(tái)服務(wù)器啟動(dòng)了，它發(fā)出去的報(bào)文沒(méi)有任何響應(yīng)，所以它的選舉狀態(tài)一直是LOOKING狀態(tài)。

• 2. 服務(wù)器2啟動(dòng)，它與最開(kāi)始啟動(dòng)的服務(wù)器1進(jìn)行通信，互相交換自己的選舉結(jié)果，由于兩者都沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)，所以id值較大的服務(wù)器2勝出，但是由于沒(méi)有達(dá)到超過(guò)半數(shù)以上的服務(wù)器都同意選舉它(這個(gè)例子中的半數(shù)以上是3)，所以服務(wù)器1、2還是繼續(xù)保持LOOKING狀態(tài)。

• 3. 服務(wù)器3啟動(dòng)，根據(jù)前面的理論分析，服務(wù)器3成為服務(wù)器1、2、3中的老大，而與上面不同的是，此時(shí)有三臺(tái)服務(wù)器選舉了它，所以它成為了這次選舉的Leader。

• 4. 服務(wù)器4啟動(dòng)，根據(jù)前面的分析，理論上服務(wù)器4應(yīng)該是服務(wù)器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已經(jīng)有半數(shù)以上的服務(wù)器選舉了服務(wù)器3，所以它只能接收當(dāng)小弟的命了。

• 5. 服務(wù)器5啟動(dòng)，同4一樣當(dāng)小弟。

三、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 2] get /20181112
hello    #數(shù)據(jù)
cZxid = 0x4    #創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的事務(wù)zxid
ctime = Mon Nov 12 15:31:17 CST 2018  #創(chuàng)建時(shí)間
mZxid = 0x4    #最后一次更新的事務(wù)zxid
mtime = Mon Nov 12 15:31:17 CST 2018  #最后一次更新時(shí)間
pZxid = 0x4  #最后一次更新子節(jié)點(diǎn)zxid
cversion = 0  #子節(jié)點(diǎn)變化號(hào)，znode子節(jié)點(diǎn)修改次數(shù)
dataVersion = 0 #數(shù)據(jù)變化版本號(hào)
aclVersion = 0  #訪(fǎng)問(wèn)控制列表的變化號(hào)
ephemeralOwner = 0x0  #如果是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)是znode擁有者的session id。如果不是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)則是0。
dataLength = 5  #數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
numChildren = 0  #子節(jié)點(diǎn)數(shù)量

四、節(jié)點(diǎn)類(lèi)型

• Znode有兩種類(lèi)型，短暫的（ephemeral）和 持久的（persistent）。

• Znode的類(lèi)型在創(chuàng)建時(shí)確定并且之后不能修改。

• 短暫Znode的客戶(hù)端會(huì)話(huà)結(jié)束時(shí)，zookeeper會(huì)將該短暫znode刪除，短暫znode不可以有子節(jié)點(diǎn)。

• 持久Znode不依賴(lài)于客戶(hù)端會(huì)話(huà)，只有當(dāng)客戶(hù)端明確要?jiǎng)h除該持有化Znode時(shí)才會(huì)刪除。

• Znode有四種形式的目錄節(jié)點(diǎn)

• PERSISITENT

• EPHEMERAL

• PERSISITENT_SEQUENTIAL

• EPHEMERAL_SEQUENTIAL

五、寫(xiě)數(shù)據(jù)流程

• 1. Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上寫(xiě)數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)寫(xiě)請(qǐng)求。

• 2. 如果Server1不是Leader，那么Server1 會(huì)把接受到的請(qǐng)求進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)給Leader，因?yàn)槊總€(gè)ZooKeeper的Server里面有一個(gè)是Leader。這個(gè)Leader 會(huì)將寫(xiě)請(qǐng)求廣播給各個(gè)Server，比如Server1和Server2，各個(gè)Server寫(xiě)成功后就會(huì)通知Leader。

• 3. 當(dāng)Leader收到大多數(shù) Server 數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了，那么就說(shuō)明數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了。如果這里三個(gè)節(jié)點(diǎn)的話(huà)，只要有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了，那么就認(rèn)為數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了。寫(xiě)成功之后，Leader會(huì)告訴Server1數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了。

• 4. Server1會(huì)進(jìn)一步通知 Client 數(shù)據(jù)寫(xiě)成功了，這時(shí)就認(rèn)為整個(gè)寫(xiě)操作成功。

六、觀(guān)察（watcher）

• Watcher 在 Zookeeper 是一個(gè)核心功能，Watcher可以監(jiān)控目錄節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化以及子目錄的變化，一單這些狀態(tài)發(fā)生變化，服務(wù)器就會(huì)通知所有設(shè)置在這個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)上的Watcher，從而每個(gè)客戶(hù)端都很快知道它所關(guān)注的狀態(tài)發(fā)生變化，而做出相應(yīng)的反應(yīng)。

• 可以設(shè)置觀(guān)察的操作：exists、getChildren、getData

• 可以出發(fā)觀(guān)察的操作：create、delete、setData

監(jiān)聽(tīng)原理詳解：

• 1. 首先要有一個(gè)main()線(xiàn)程

• 2. 在main線(xiàn)程中創(chuàng)建Zookeeper客戶(hù)端，這時(shí)就會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)線(xiàn)程，一個(gè)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接通信（connet），一個(gè)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)（listener）。

• 3. 通過(guò)connect線(xiàn)程將注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)事件發(fā)送給Zookeeper。

• 4. 在Zookeeper的注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器列表中將注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)事件添加到列表中。

• 5. Zookeeper監(jiān)聽(tīng)到有數(shù)據(jù)或路徑變化，就會(huì)將這個(gè)消息發(fā)送給listener線(xiàn)程。

• 6. listener線(xiàn)程內(nèi)部調(diào)用了process（）方法。

看完上述內(nèi)容，你們對(duì)怎么解析zookeeper 原理有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。