一、zookeeper介绍：
1.zookeeper简介：
Zookeeper：开源分布式的服务，为分布式框架提供协调服务的apache项目
2.zookeeper特点：
- Zookeeper：一个领导者 (Leader) ，多个跟随者(Follower) 组成的集群。
- 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。
- 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。
- 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。.
- 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
- 实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新数据。
3.zookeeper工作模式及机制：
Zookeeper工作模式：文件系统+通知机制
工作机制：
1、每个服务端上线时需要到zookeeper集群注册信息
2、客户端从zookeeper集群获取在线服务端信息列表并监听
3、服务端上线下线时，zookeeper需要更新列表信息并通知客户端
4、客户端接收到通知重新获取zookeeper在线服务器列表
4.ZooKeeper的数据结构:
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的应用场景:
5.1 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。
5.2 统一配置管理:
（1）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。
（2）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。
5.3 统一集群管理:
（1）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。
（2）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。
5.4 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。
5.5 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。
二.ZooKeeper的选举机制:
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分别投自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2。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（有半数以上的结果，根据myid最大的） 。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:
- 集群中本来就已经存在一个Leader。
对于已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader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ZooKeeper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。
- 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。每投完一次票这个数据就会增加
3.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。