ZooKeeper面试题

ZooKeeper面试题

ZooKeeper的五大特性（了解）

• 全局数据一致性：集群中每个服务器保存一份相同的数据副本，客户端无论连接到哪个服务器，展示的数据都是一致的
• 可靠性：如果消息被其中一台服务器接受，那么将被所有的服务器接受
• 顺序性：包括 “全局有序” 和 “偏序” 两种
• • 全局有序：在一台服务器上，消息a比消息b先发布，则在所有服务器上a都比b先发布；
• • 偏序：同一个发送者，先消息a后再发消息b，则a一定排比b先发布
• 数据更新原子性：一次数据更新要么成功（半数以上节点成功），要么失败，不存在中间状态；
• • 假设一共有5个ZK节点，如果我们更新了一条数据（主服务器） => 同步到其他服务器，必须要保证3台机器全部同步成功，则最终这条数据才认为更新成功
• 实时性：ZooKeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息

ZooKeeper集群中有哪些角色？

【Leader】领导者角色，ZooKeeper集群工作的核心，主要用于接收和处理事务型操作（增、删、改）；

【Follower】追随者角色

• 处理非事务型请求（读操作）
• 对于事务型请求，转发给Leader
• 当ZooKeeper集群中没有Leader，参与投票选举工作

【Observer】

此外，针对访问量比较大的ZooKeeper集群，还可新增观察者角色

观察者角色，和Follwer角色的工作基本相同，唯一的不同是不参与投票选举工作

ZooKeeper中有那些类型的节点, 各个类型有什么特点？

创建节点命令：create [-s] [-e] path data

• -e：临时节点
• -s：顺序节点，节点名称后面添加10位编号
• path：创建路径
• data：节点内容

可能涉及的问题

问题1：什么是序列化？

答：ZNode创建时候如果指定序列化，则该Znode的名字后面会自动追加一个不断增加的序列号。

序列号对于此节点的父节点来说是唯一的，这样便会记录每个子节点创建的先后顺序。它的格式为“%10d”(10位数字，没有数值的数位用0补充，例如“0000000001”)。

ZooKeeper如何进行选举 ？

需要记住的知识点
① myid代表服务器编号，每一个台服务器的myid编号都是唯一的
② zxid代表全局事务编号，每次对服务器进行增、删、改操作时，此编号都会+1。可以通过zxid编号来区分数据的同步情况，编号越高代表数据越新。

假设现在一共有5台服务器（2n+1）用于搭建ZK服务器的集群

第一种情况：首次启动，目前集群中没有产生过leader领导者

按顺序启动第1台服务器后，各个节点针对自己进行投票，然后进行广播操作。
但是此时只有一个节点，所以只能投票给自己。
接着通过广播告诉其他服务器自己的票数，由于此时节点数（1）小于ZK集群总节点数的一半（2.5），所以第1轮投票失败。
此时需要等待第2台服务器启动进行第2轮投票。该服务器状态为looking状态


第2台服务器启动后，首先给自己投一票。
接着通过广播告诉其他服务器自己的票数，在广播过程中发现第1个节点的myid < 第2个节点的myid，所以myid=1的节点将自己的票投myid=2的节点，此时第2个节点就拥有2张票。但是由于目前的票数（2）仍小于ZK集群总节点数的一半（2.5），所以则第2轮投票失败。
此时需要等待第3台服务器启动进行第3轮投票。myid = 1和 myid =2的机器处于looking状况

第3台服务器启动后，首先给自己投一票。
接着通过广播告诉其他服务器自己的票数，由于集群中myid=3的节点拥有的编号最大，所以前2台服务器把票都投给myid=3的节点。
此时由于票数超过了ZK集群节点数的一半，选举成功。myid=3的节点因此成为整个集群的leader，然后其他两台服务器由looking转为following状态，角色也立即更换为follower。

第4台机器启动时，首先给自己投一票。
接着通过广播告诉其他服务器自己的票数，但是广播过程中发现集群已经有一个leader角色，则自己只能充当follower，其他机器类似。
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第二种情况：有Leader的集群，因为Leader宕机，导致重新选举

某台服务器因为网络故障或者网络波动导致无法与Leader进行通信，则会重新发起一轮投票。
首先判断剩余的主机是否过半，不过半则不进行选举，集群直接报废；
如果剩余的主机过半，则该服务器投票给自己，然后进行广播
- 如果在广播过程中发现集群中已经存在leader，则重新同步
- 如果没有Leader，则比较各服务器myid（服务器编号）和zxid（全局事物编号），zxid最大的成为Leader，如果zxid相同则myid编号大的成为Leader
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可能涉及的问题

问题1：如果原来那个Leader服务器重新启动了，是争抢这个Leader还是只能充当Follower
答：只能充当Follower角色。

问题2：Observer算不算2n + 1？
答：不算，因为Observer不参与选举投票

问题3：2n + 1是如何确定的？
答：主要是根据zoo.cfg配置文件决定

Zookeeper中Watcher（监听）机制

图解：

原理说明

① ZooKeeper客户端（发布者）向ZooKeeper集群服务器发起连接，创建一个临时节点（create -e  /kazi   临时节点）
② 其他的ZooKeeper客户端，可以向该临时节点进行订阅操作（get /kazi watch）
③ 当发布者触发事件时，会立即通知所有已订阅的客户端
④ 由于是一次触发机制，一旦节点watch机制触发了，则该触发机制就失效了
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一次触发机制：发布者触发watch（修改节点内容，退出zookeeper操作）后watch event会被发送给订阅者。这种效果是一次性的，后续再次发生任何事件，都不会再次触发。想要再次触发必须重新执行发布订阅

概况总结

watch机制是一种数据发布/订阅模型，常用于Hadoop高可用的切换。
一般有四个关键点：
① 发布者必须使用临时节点
② 订阅者必须先订阅后触发
③ 一次触发机制
④  采用异步通知的机制（不会阻塞订阅者的其他功能，发布者什么时候触发watch就订阅者就什么时候接收通知）
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