漫画：什么是ZooKeeper？

[原文链接](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxMjE5MTE1Nw==&mid=2653193977&idx=1&sn=12319f8cb81f55a40ac461bd0ad9d74e&chksm=8c99f423bbee7d35056ce7ec1b321f33aad15c309de6eba0086cb31a48b975ccb1d695d5a251&mpshare=1&scene=1&srcid=0807TSDmfk19aCCCB6SQIzgx#rd)

漫画：什么是ZooKeeper？

原创：小灰程序员小灰

程序员小灰

微信号 chengxuyuanxiaohui

功能介绍一群喜爱编程技术和算法的小仓鼠。

5月21日

点击上方“程序员小灰”，选择“置顶公众号”

有趣有内涵的文章第一时间送达！

————— 第二天 —————

————————————

Zookeeper的数据模型

Zookeeper的数据模型是什么样子呢？它很像数据结构当中的树，也很像文件系统的目录。

树是由节点所组成，Zookeeper的数据存储也同样是基于节点，这种节点叫做Znode。

但是，不同于树的节点，Znode的引用方式是路径引用，类似于文件路径：

/ 动物 / 仓鼠

/ 植物 / 荷花

这样的层级结构，让每一个Znode节点拥有唯一的路径，就像命名空间一样对不同信息作出清晰的隔离。

data：

Znode存储的数据信息。

ACL：

记录Znode的访问权限，即哪些人或哪些IP可以访问本节点。

stat：

包含Znode的各种元数据，比如事务ID、版本号、时间戳、大小等等。

child：

当前节点的子节点引用，类似于二叉树的左孩子右孩子。

这里需要注意一点，Zookeeper是为读多写少的场景所设计。Znode并不是用来存储大规模业务数据，而是用于存储少量的状态和配置信息，每个节点的数据最大不能超过1MB。

Zookeeper的基本操作和事件通知

Zookeeper包含了哪些基本操作呢？这里列举出比较常用的API：

create

创建节点

delete

删除节点

exists

判断节点是否存在

getData

获得一个节点的数据

setData

设置一个节点的数据

getChildren

获取节点下的所有子节点

这其中，exists，getData，getChildren属于读操作。Zookeeper客户端在请求读操作的时候，可以选择是否设置Watch。

Watch是什么意思呢？

我们可以理解成是注册在特定Znode上的触发器。当这个Znode发生改变，也就是调用了create，delete，setData方法的时候，将会触发Znode上注册的对应事件，请求Watch的客户端会接收到异步通知。

具体交互过程如下：

1.客户端调用getData方法，watch参数是true。服务端接到请求，返回节点数据，并且在对应的哈希表里插入被Watch的Znode路径，以及Watcher列表。

2.当被Watch的Znode已删除，服务端会查找哈希表，找到该Znode对应的所有Watcher，异步通知客户端，并且删除哈希表中对应的Key-Value。

Zookeeper的一致性

Zookeeper的集群长成什么样呢？就像下图这样：

Zookeeper Service集群是一主多从结构。

在更新数据时，首先更新到主节点（这里的节点是指服务器，不是Znode），再同步到从节点。

在读取数据时，直接读取任意从节点。

为了保证主从节点的数据一致性，Zookeeper采用了ZAB协议，这种协议非常类似于一致性算法Paxos和Raft。

在学习ZAB之前，我们需要首先了解ZAB协议所定义的三种节点状态：

Looking ：选举状态。

Following ：Follower节点（从节点）所处的状态。

Leading ：Leader节点（主节点）所处状态。

我们还需要知道最大ZXID的概念：

最大ZXID也就是节点本地的最新事务编号，包含epoch和计数两部分。epoch是纪元的意思，相当于Raft算法选主时候的term。

假如Zookeeper当前的主节点挂掉了，集群会进行崩溃恢复。ZAB的崩溃恢复分成三个阶段：

1.Leader election

选举阶段，此时集群中的节点处于Looking状态。它们会各自向其他节点发起投票，投票当中包含自己的服务器ID和最新事务ID（ZXID）。

接下来，节点会用自身的ZXID和从其他节点接收到的ZXID做比较，如果发现别人家的ZXID比自己大，也就是数据比自己新，那么就重新发起投票，投票给目前已知最大的ZXID所属节点。

每次投票后，服务器都会统计投票数量，判断是否有某个节点得到半数以上的投票。如果存在这样的节点，该节点将会成为准Leader，状态变为Leading。其他节点的状态变为Following。

这就相当于，一群武林高手经过激烈的竞争，选出了武林盟主。

2.Discovery

发现阶段，用于在从节点中发现最新的ZXID和事务日志。或许有人会问：既然Leader被选为主节点，已经是集群里数据最新的了，为什么还要从节点中寻找最新事务呢？

这是为了防止某些意外情况，比如因网络原因在上一阶段产生多个Leader的情况。

所以这一阶段，Leader集思广益，接收所有Follower发来各自的最新epoch值。Leader从中选出最大的epoch，基于此值加1，生成新的epoch分发给各个Follower。

各个Follower收到全新的epoch后，返回ACK给Leader，带上各自最大的ZXID和历史事务日志。Leader选出最大的ZXID，并更新自身历史日志。

3.Synchronization

同步阶段，把Leader刚才收集得到的最新历史事务日志，同步给集群中所有的Follower。只有当半数Follower同步成功，这个准Leader才能成为正式的Leader。

自此，故障恢复正式完成。

什么是Broadcast呢？简单来说，就是Zookeeper常规情况下更新数据的时候，由Leader广播到所有的Follower。其过程如下：

1.客户端发出写入数据请求给任意Follower。

2.Follower把写入数据请求转发给Leader。

3.Leader采用二阶段提交方式，先发送Propose广播给Follower。

4.Follower接到Propose消息，写入日志成功后，返回ACK消息给Leader。

5.Leader接到半数以上ACK消息，返回成功给客户端，并且广播Commit请求给Follower。

Zab协议既不是强一致性，也不是弱一致性，而是处于两者之间的单调一致性。它依靠事务ID和版本号，保证了数据的更新和读取是有序的。

Zookeeper的应用

1.分布式锁

这是雅虎研究员设计Zookeeper的初衷。利用Zookeeper的临时顺序节点，可以轻松实现分布式锁。

2.服务注册和发现

利用Znode和Watcher，可以实现分布式服务的注册和发现。最著名的应用就是阿里的分布式RPC框架Dubbo。

3.共享配置和状态信息

Redis的分布式解决方案Codis，就利用了Zookeeper来存放数据路由表和 codis-proxy 节点的元信息。同时 codis-config 发起的命令都会通过 ZooKeeper 同步到各个存活的 codis-proxy。

此外，Kafka、HBase、Hadoop，也都依靠Zookeeper同步节点信息，实现高可用。

几点补充：

1.ZAB协议相对比较复杂，小灰对此也只是浅层次的理解，有兴趣的小伙伴们可以去官方社区进行进一步学习。

2.本漫画纯属娱乐，还请大家尽量珍惜当下的工作，切勿模仿小灰的行为哦。

最后给大家推荐一个牛逼的公号，stormzhang，大家都喊他张哥，GitHub 中国区前十开发者，非科班 0 基础自学的编程，后又从技术转型管理与产品，目前在某创业公司担任技术产品负责人。

张哥的公众号主要分享自己过来人的真实经验，包括编程、职场、思维与互联网等，其中很多观点对技术人的认知有很大提升，我自己也一直在关注，强烈推荐大家关注。

小灰

赞赏

长按二维码向我转账

受苹果公司新规定影响，微信 iOS 版的赞赏功能被关闭，可通过二维码转账支持公众号。

阅读

微信扫一扫
关注该公众号

即将打开” “小程序

取消打开

    <

if (location.href.match(/fontScale=\d+/) && /(iPhone|iPad|iPod|iOS)/i.test(navigator.userAgent)) {

var m=location.href.match(/fontScale=(\d*)/);
var map={
    "94":1,
    "100":2,
    "109":3,
    "119":4,
    "131":5,
}
if(m&amp;&amp;m[1]&amp;&amp;map[m[1]]){
    document.getElementsByTagName("body")[0].className+=" appmsg_skin_fontscale_"+map[m[1]];
    console.log("appmsg_skin_fontscale_:"+map[m[1]])
}


}

(function(){

var first_js_time = +new Date();
console&amp;&amp;console.log("first js excute:"+(first_js_time-write_sceen_time));
var showDate="";
var svrDate=new Date("1533619940"*1000);
var createDate=new Date("1526860800"*1000);
var ct="1526860800"*1;
var publish_time = "2018-05-21" || "";
var cD={
  year:createDate.getYear(),
  month:createDate.getMonth()+1,
  date:createDate.getDate()
};

svrDate.setHours(0);
svrDate.setMinutes(0);
svrDate.setSeconds(0);
var todayDate=svrDate.getTime()/1000;
svrDate.setDate(1);
svrDate.setMonth(0);
var yearDate=svrDate.getTime()/1000;

if(ct&gt;=todayDate){
  showDate="今天";

}else if(ct&gt;=todayDate-60*60*24){
   showDate="昨天";

}else if(ct&gt;=todayDate-2*60*60*24){
  showDate="前天";
}else if(ct&gt;=todayDate-3*60*60*24){
  showDate="3天前";
}else if(ct&gt;=todayDate-4*60*60*24){
  showDate="4天前";
}else if(ct&gt;=todayDate-5*60*60*24){
  showDate="5天前";
}else if(ct&gt;=todayDate-6*60*60*24){
  showDate="6天前";
}else if(ct&gt;=todayDate-2*7*60*60*24){
  showDate="1周前";
}else if(ct&gt;=yearDate){
  var tmp = publish_time.split('-');
  showDate = parseInt(tmp[1]) + '月' + parseInt(tmp[2]) + '日';



}else{
  showDate=publish_time;
};
if(document.getElementById("publish_time")){
  document.getElementById("publish_time").innerText=showDate;
}


})();

if (!window.console) window.console = { log: function() {} };

if (typeof getComputedStyle == ‘undefined’) { 

    if (document.body.currentStyle) { 

        window.getComputedStyle = function(el) { 

            return el.currentStyle; 

        } 

    } else { 

        window.getComputedStyle = {}; 

    } 

} 

(function(){ 

    window.__zoom = 1;

(function(){
    var validArr = ","+([0.875, 1, 1.125, 1.25, 1.375]).join(",")+",";
    var match = window.location.href.match(/winzoom=(\d+(?:\.\d+)?)/);
    if (match &amp;&amp; match[1]) {
        var winzoom = parseFloat(match[1]);
        if (validArr.indexOf(","+winzoom+",")&gt;=0) {
            window.__zoom = winzoom;
        }
    }
})();

var isIE = false;
if (typeof version != 'undefined' &amp;&amp; version &gt;= 6 &amp;&amp; version            </div>
        <link rel="stylesheet" href="https://csdnimg.cn/release/phoenix/template/css/markdown_views-ea0013b516.css">
            </div>