Zookeeper学习笔记_zk 所有的follower节点都会被连接吗

感谢尚硅谷，这里只整理了基础部分，源码部分没有整理

视频地址：【尚硅谷】大数据技术之Zookeeper 3.5.7版本教程_哔哩哔哩_bilibili

主要内容：

一、Zookeeper原理

二、Zokeeper客户端操作

三、Zookeeper监听器原理

Zookeeper 是一个开源的分布式的，为分布式框架提供协调服务的 Apache 项目。

一、Zookeeper原理

1、Zookeeper工作机制

Zookeeper从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责
存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应

2、Zookeeper特点

 1）Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
 2）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。
3）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。
4）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。
5）数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
6）实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新数据。

3、Zookeeper数据模型

ZooKeeper 数据模型的结构与 Unix 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

zookeeper不能存储海量信息，只能存储一些配置信息

4、应用场景

提供的服务包括：统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下
线、软负载均衡等 

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。

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。

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。

4）服务器动态上下线 

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

5、zoo.cfg参数解析 

1 ）tickTime = 2000：通信心跳时间，Zookeeper 服务器与客户端心跳时间，单位毫秒

2）initLimit = 10 ：LF初始通信时限 

Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量） 

初始连接时，如果在initLimit * tickTime内还没有建立连接，就认为连接失败

3）syncLimit = 5 ：LF同步通信时限

Leader和Follower之间通信时间如果超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。  

4 ）dataDir ：保存Zookeeper中的数据

• 注意：默认的tmp目录，容易被Linux系统定期删除，所以一般不用默认的tmp目录。

5 ）clientPort = 2181 ：客户端连接端口 ，通常不做修改

6、选举机制

Zookeeper选举机制——第一次启动

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 

1）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；

2）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

3）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。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；

4）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；

5）服务器5启动，同4一样当小弟。

Zookeeper选举机制——非第一次启动

1）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。

2）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。

选举Leader 规则： ①EPOCH大的直接胜出 ②EPOCH相同，事务id大的胜出 ③事务id相同，服务器id大的胜出

7、客户端向服务端写数据流程

1）写流程之写入请求直接发送给Leader节点

ack:回复已经写完

只要有半数节点写完，就可以告诉客户端写完 

2）写流程之写入请求发送给follower节点

 因为客户端请求的是follower,所有是follower告诉客户端已经写完，但是让follower告诉客户端已经写完的决定权在leader。

二、Zookeeper客户端命令行操作

1、常用命令

2、znode节点数据信息 

#查看当前节点详细数据
ls -s /
 
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1

• czxid：创建节点的事务 zxid。每次修改 ZooKeeper 状态都会产生一个 ZooKeeper 事务 ID。事务 ID 是 ZooKeeper 中所有修改总的次序。每次修改都有唯一的 zxid，如果 zxid1 小于 zxid2，那么 zxid1 在 zxid2 之前发生。
• ctime：znode 被创建的毫秒数（从 1970 年开始）
• mzxid：znode 最后更新的事务 zxid
• mtime：znode 最后修改的毫秒数（从 1970 年开始）
• pZxid：znode 最后更新的子节点 zxid 
• cversion：znode 子节点变化号，znode 子节点修改次数
• dataversion：znode 数据变化号
• aclVersion：znode 访问控制列表的变化号
• ephemeralOwner：如果是临时节点，这个是 znode 拥有者的 session id。如果不是临时节点则是 0。
• dataLength：znode 的数据长度
• numChildren：znode 子节点数量

3、节点类型 （持久/ 短暂/ 有序号/ 无序号）

持久（Persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除

短暂（Ephemeral）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自己删除

说明：创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数
器，由父节点维护

注意：在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

1）持久化目录节点

客户端与Zookeeper断开连接后，该节点依旧存在

2）持久化顺序编号目录节点

客户端与Zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

3）临时目录节点

客户端与Zookeeper断开连接后，该节点被删除

4）临时顺序编号目录节点

客户端与Zookeeper 断开连接后，该节点被删除 ，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号 

三、Zookeeper监听器原理

1、监听原理详解

1）首先要有一个main()线程
2）在main线程中创建Zookeeper客户端，这时就会创建两个线程，一个负责网络连接通信（connet），一个负责监听（listener）。
3）通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper。
4）在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。
5）Zookeeper监听到有数据或路径变化，就会将这个消息发送给listener线程。
6）listener线程内部调用了process()方法

2、常见的监听

1）监听节点数据的变化

get path [watch]

① 在主机上注册监听节点数据变化
 get -w /sanguo
 
②在主机上修改/节点的数据
 set /sanguo "xisi"
 
③观察主机收到数据变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent  state:SyncConnected  type:NodeDataChanged
path:/sanguo
 
注意：在主机再多次修改节点的值主机上不会再收到监听。因为注册
一次，只能监听一次。想再次监听，需要再次注册。

2）监听子节点增减的变化

ls path [watch]

① 在主机上注册监听节点的子节点变化
  ls -w /sanguo
 
② 在主机/sanguo 节点上创建子节点
create /sanguo/jin "simayi"
 
③观察主机收到子节点变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent  state:SyncConnected  type:NodeChildrenChanged
path:/sanguo
 
注意：节点的路径变化，也是注册一次，生效一次。想多次生效，就需要多次注册。