ZooKeeper部署和应用(一)

1.   ZooKeeper 是什么

ZooKeeper 是一个针对大型分布式系统的可靠协调系统；它提供的功能包括：配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等； 它的目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户； ZooKeeper 已经成为 Hadoop 生态系统中的基础组件。

2.   ZooKeeper特点

1、最终一致性：为客户端展示同一视图，这是 ZooKeeper 最重要的性能。

2、可靠性：如果消息被一台服务器接受，那么它将被所有的服务器接受。

3、实时性：ZooKeeper 不能保证两个客户端同时得到刚更新的数据，如果需要最新数据，应该在读数据之前调用sync()接口。

4、等待无关（wait-free）：慢的或者失效的 client 不干预快速的client的请求。

5、原子性：更新只能成功或者失败，没有中间其它状态。

6、顺序性：对于所有Server，同一消息发布顺序一致。

3.   ZooKeeper 架构

                                                                 ZooKeeper 的架构图如下：

       

                                  通过ZooKeeper 架构图我们可以了解以下几点 :

1、每个Server 在内存中存储了一份数据。

2、ZooKeeper 启动时，将从实例中选举一个 leader（根据Paxos协议来选举，大家知道有这么个协议即可）。

3、Leader 负责处理数据更新等操作（这里用到Zab协议，大家知道有这么个协议即可）

4、一个更新操作成功的标志是当且仅当大多数Server在内存中成功修改数据。

4.   Zookeeper 角色

Zookeeper中的角色主要有以下三类：

领导者（leader）、跟随者（Follower）、观察者（ObServer）。

领导者（leader）是整个集群的主节点，复制响应所有对Zookeeper状态变更的请求。它会将每个状态更新请求进行排序和编号，以便保证整个集群内部消息处理的FIFO。负责进行投票的发起和决议，更新系统状态。
跟随者（Follower）用于接收客户请求并向客户端返回结果，在选主过程中参与投票。

ObServer 可以接收客户端连接，将写请求转发给leader节点。Observer 可以同步 leader的状态，但observer不属于法定人数，即不参加选举也不响应提议。ObServer 的目的是为了扩展系统，提高读取速度。observer不需要将事务持久化到磁盘，一旦observer被重启，需要从leader重新同步整个名字空间。

5.    ZooKeeper Server

1、Leader 选举算法采用了 Paxos 协议。

2、Paxos 核心思想是当多数 Server 写成功，则任务数据写成功。

1）如果有3个Server，则需两个写成功即表示任务数据写成功。

2）如果有4或5个Server，则需三个写成功即表示任务数据写成功。

3、Server 数目一般为奇数，例如 3、5、7等等。

1）如果有3个Server，则最多允许1个Server 挂掉。

2）如果有4个Server，则同样最多允许1个Server挂掉。

既然3个或者4个Server，同样最多允许1个Server挂掉，那么它们的可靠性是一样的，所以选择奇数个ZooKeeper Server即可，这里选择3个Server。

6.   ZooKeeper 写数据流程

                                                     ZooKeeper 写数据的流程图如下所示：

 

                                        ZooKeeper 的写数据流程主要分为以下几步：

  1、比如 Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上写数据，发送一个写请求。

  2、如果Server1不是Leader，那么Server1 会把接受到的请求进一步转发给Leader，因为每个ZooKeeper的Server里面有一个是Leader。这个Leader 会将写请求广播给各个Server，比如Server1和Server2， 各个Server写成功后就会通知Leader。

  3、当Leader收到大多数 Server 数据写成功了，那么就说明数据写成功了。如果这里三个节点的话，只要有两个节点数据写成功了，那么就认为数据写成功了。写成功之后，Leader会告诉Server1数据写成功了。

  4、Server1会进一步通知 Client 数据写成功了，这时就认为整个写操作成功。ZooKeeper整个写数据流程就是这样的。