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[Zookeeper 入门](#Zookeeper 入门)
[Znode（Zookeeper Node）](#Znode（Zookeeper Node）)
Zookeeper****入门
概述
Zookeeper是一个分布式的、开放源码的协调服务，用于大型应用中管理和协调分布式环境下的进程。它提供了一套简单易用的API接口，使得开发者可以专注于应用程序的核心功能，而不需要关心底层的复杂实现细节。
Zookeeper的主要特点包括：
- 一致性：任何一台服务器上的客户端将看到同样的视图。
- 原子性：更新要么成功，要么失败，不会出现部分成功的状态。
- 单一视图：无论客户端连接到集群中的哪个服务器，其看到的服务视图都是一致的。
- 可靠性：一旦一个更新被确认，该更新将会被持久化。
- 实时性：客户端能够实时收到状态变更的通知。
Zookeeper的应用场景：
- 配置管理：集中存储和管理配置信息，简化配置同步过程。
- 命名服务：为分布式应用中的组件提供统一的命名服务。
- 集群管理：监控集群中的节点状态，实现动态调整。
- 分布式锁：提供协调机制，使得多个进程可以互斥地访问共享资源。
- 队列管理：实现分布式环境中任务的有序处理。
Zookeeper的基本概念：
- Znode（Zookeeper Node）：Zookeeper中的数据单位，类似于文件系统中的文件和目录。
- 路径：每个znode都有一个唯一的路径来标识它。
- 临时节点：与会话关联的节点，会话结束时自动删除。
- 持久节点：创建后一直存在，除非手动删除。
- 顺序节点：创建时自动获得一个递增的序号作为路径的一部分。
架构：
Zookeeper通常以集群模式运行，集群中的每个服务器节点都保存着相同的数据副本。客户端可以通过任何一个服务器节点进行读写操作，并且能够通过心跳检测机制来保持与服务器之间的连接。
Zookeeper工作机制
Zookeeper的工作机制主要包括以下几个关键点：
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角色和状态：
- 角色：在Zookeeper的集群中，各个节点有领导者（Leader）、跟随者（Follower）和观察者（Observer）三种角色。
- 状态：服务器的状态包括领导（Leading）、跟随（Following）、观察（Observing）和寻找（Looking）四种状态。
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原子广播：Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个服务器之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议（Zookeeper Atomic Broadcast protocol）。Zab协议有两种模式：
- 恢复模式（Recovery选主）：当集群中没有领导者时，所有服务器进入恢复模式，进行领导者选举。
- 广播模式（Broadcast同步）：在领导者选举完成之后，集群进入广播模式，进行正常的读写操作。
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事务ID号（zxid）：为了保证事务的顺序一致性，Zookeeper采用了递增的事务ID号（zxid）来标识事务。所有的提议（proposal）都在被提出的时候加上了zxid。
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Leader选举：当领导者崩溃或者领导者失去大多数的跟随者时，Zookeeper进入恢复模式，需要重新选举出一个新的领导者，让所有的服务器都恢复到一个正确的状态。Zookeeper的选举算法有两种：
- 基于Basic Paxos实现的
- 基于Fast Paxos算法实现的
Paxos算法概述：从Basic Paxos到Fast Paxos及在Zookeeper中的应用
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Znode数据模型：Zookeeper底层是一个树形结构的数据模型，用于数据的存储。每个节点称为Znode，它可以包含数据以及子节点。Znode有两种类型：持久节点和临时节点。持久节点即使在创建它的客户端会话结束之后仍然存在；临时节点则会在客户端会话结束时被删除。
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Watcher监听机制：Zookeeper提供了数据的发布订阅功能，客户端可以注册Watcher来监听特定Znode的变化，如节点内容变化、子节点列表变化等。当被监听的Znode发生改变时，Zookeeper会主动通知客户端。
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API应用：Zookeeper提供了一系列的API来支持客户端进行数据的读取、写入、创建节点等操作。
Zookeeper数据结构
Zookeeper的数据结构是一种类似文件系统的层次结构，用于存储和管理数据。这种结构被称为Znode（Zookeeper Node）树。下面是关于Zookeeper数据结构的一些关键点：
Znode（Zookeeper Node）
Znode是Zookeeper中的数据单元，它类似于文件系统中的文件和目录。每个Znode都有一个唯一的路径来标识它，并且可以存储少量的数据（最大限制为1MB）。Znode还可以拥有子节点，就像文件系统中的目录可以包含文件和其他目录一样。
Znode的类型
Znode有两种主要类型：
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持久节点（Persistent Node）：
- 创建后一直存在，直到显式删除。
- 即使创建它的客户端会话结束，节点仍然保留。
-
临时节点（Ephemeral Node）：
- 与创建它的客户端会话绑定。
- 当客户端会话结束时，该节点自动被删除。
每种类型的节点还可以进一步细分为两种：
- 顺序节点（Sequential Node） ：
- 创建时，Zookeeper会在节点名称的末尾添加一个递增的数字。
- 这样可以确保节点的创建顺序，并且可以用来实现一些特殊的功能，如分布式锁。
Znode路径
每个Znode都有一个唯一的路径来标识它，路径格式类似于Unix文件系统的路径。例如，/app/config 是一个Znode的路径，表示它位于/app目录下。
Znode属性
除了数据之外，每个Znode还具有一些元数据属性，包括但不限于：
- Acl（Access Control List）：控制哪些客户端可以对该节点执行何种操作。
- Stat（Status）：提供有关节点状态的信息，如版本号、创建时间和最后修改时间等。
Watcher监听器
Zookeeper提供了一种称为Watcher的机制，允许客户端注册监听器来监听特定Znode的更改。当被监听的Znode发生变化时（例如，数据更改、子节点的增加或删除），Zookeeper会异步地通知注册了Watcher的客户端。
使用示例
假设你有一个Zookeeper集群，你可以在根路径/下创建一个持久节点/app，并在其下创建一个临时节点/app/server1。你还可以在/app节点下创建一个带有顺序的子节点/app/leader-0000000001。这样的结构可以用于实现简单的服务发现或者作为分布式锁的基础。
总结
Zookeeper的数据结构是一种层次化的树状结构，由Znode组成。Znode可以存储数据、具有不同的生命周期，并且可以注册Watcher来监听状态变化。这种结构非常适合于构建分布式协调服务，如配置管理、服务发现、分布式锁等。