一、注册中心需求分析及关键设计考量：
注册中心是 CP 还是 AP 系统?
一个就是 CP 系统，追求数据的强一致性。还有一个是 AP 系统，追求高可用与最终一致。
可以参考图书《从Paxos到Zookeeper：分布式一致性原理与实践》
对于本地事务处理或者是集中式的事务处理系统，很显然我们可以采用已经被实践证明很成熟的ACID模型来保证数据的严格一致性
1.0、ACID模型
原子性（A）：
所有的系统都受惠于原子性操作。当我们考虑可用性的时候，没有理由去改变分区两侧操作的原子性。而且满足ACID定义的、高抽象层次的原子操作，实际上会简化分区恢复。
一致性（C）：
ACID的C指的是事务不能破坏任何数据库规则，如键的唯一性。与之相比，CAP的C仅指单一副本这个意义上的一致性，因此只是ACID一致性约束的一个严格的子集。ACID一致性不可能在分区过程中保持，因此分区恢复时需要重建ACID一致性。推而广之，分区期间也许不可能维持某些不变性约束，所以有必要仔细考虑哪些操作应该禁止，分区后又如何恢复这些不变性约束。
隔离性（I）：
隔离是CAP理论的核心：如果系统要求ACID隔离性，那么它在分区期间最多可以在分区一侧维持操作。事务的可串行性（serializability）要求全局的通信，因此在分区的情况下不能成立。只要在分区恢复时进行补偿，在分区前后保持一个较弱的正确性定义是可行的。
持久性（D）：
牺牲持久性没有意义，理由和原子性一样，虽然开发者有理由（持久性成本太高）选择BASE风格的软状态来避免实现持久性。这里有一个细节，分区恢复可能因为回退持久性操作，而无意中破坏某项不变性约束。但只要恢复时给定分区两侧的持久性操作历史记录，破坏不变性约束的操作还是可以被检测出来并修正的。通常来讲，让分区两侧的事务都满足ACID特性会使得后续的分区恢复变得更容易，并且为分区恢复时事务的补偿工作奠定了基本的条件。
1.1、CAP定理
CAP理论告诉我们，一个分布式系统不可能同时满足一致性（C：Consistency）、可用性（A：Availability）和分区容错性（P：Partition tolerance）这三个基本需求，最多只能同时满足其中的两项。
一致性
在分布式环境中，一致性是指数据在多个副本之间是否能够保持一致的特性。在一致性的需求下，当一个系统在数据一致的状态下执行更新操作后，应该保证系统的数据仍然处于一致的状态。
对于一个将数据副本分布在不同分布式节点上的系统来说，如果对第一个节点的数据进行了更新操作并且更新成功后，却没有使得第二个节点上的数据得到相应的更新，于是在对第二个节点的数据进行读取操作时，获取的依然是老数据（或称为脏数据），这就是典型的分布式数据不一致情况。在分布式系统中，如果能够做到针对一个数据项的更新操作执行成功后，所有的用户都可以读取到其最新的值，那么这样的系统就被认为具有强一致性（或严格的一致性）。
简单理解：分布式系统如何保证多系统处理数据如同单台机器符合ACID一样。
可用性：
可用性是指系统提供的服务必须一直处于可用的状态，对于用户的每一个操作请求总是能够在有限的时间内返回结果。这里我们重点看下“有限的时间内”和“返回结果”。
比如我们需要关注的接口指标TP99、TP999的响应时间。
“返回结果”是可用性的另一个非常重要的指标，它要求系统在完成对用户请求的处理后，返回一个正常的响应结果。正常的响应结果通常能够明确地反映出对请求的处理结果，即成功或失败，而不是一个让用户感到困惑的返回结果。
分区容错性：
分区容错性约束了一个分布式系统需要具有如下特性：分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候，仍然需要能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务，除非是整个网络环境都发生了故障。
总结CAP:
从CAP定理中我们可以看出，一个分布式系统不可能同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个需求。另一方面，需要明确的一点是，对于一个分布式系统而言，分区容错性可以说是一个最基本的要求。为什么这样说，其实很简单，因为既然是一个分布式系统，那么分布式系统中的组件必然需要被部署到不同的节点，否则也就无所谓分布式系统了，因此必然出现子网络。而对于分布式系统而言，网络问题又是一个必定会出现的异常情况，因此分区容错性也就成为了一个分布式系统必然需要面对和解决的问题。因此系统架构设计师往往需要把精力花在如何根据业务特点在C（一致性）和A（可用性）之间寻求平衡。
1.2、BASE理论：
BASE是Basically Available（基本可用）、Soft state（软状态）和Eventually consistent（最终一致性）三个短语的简写。
BASE是对CAP中一致性和可用性权衡的结果，其来源于对大规模互联网系统分布式实践的总结，是基于CAP定理逐步演化而来的，其核心思想是即使无法做到强一致性(Strong consistency)，但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性(Eventual consistency)。
基本可用（Basically Available）：
基本可用是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失部分可用性——但请注意，这绝不等价于系统不可用。以下两个就是“基本可用”的典型例子。
响应时间上的损失：正常情况下，一个在线搜索引擎需要在0.5秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障（比如系统部分机房发生断电或断网故障），查询结果的响应时间增加到了1～2秒。
功能上的损失：正常情况下，在一个电子商务网站上进行购物，消费者几乎能够顺利地完成每一笔订单，但是在一些节日大促购物高峰的时候，由于消费者的购物行为激增，为了保护购物系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面。
弱状态（Soft State）:
弱状态也称为软状态，和硬状态相对，是指允许系统中的数据存在中间状态，并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时。
最终一致性（Eventually consistent）：
最终一致性强调的是系统中所有的数据副本，在经过一段时间的同步后，最终能够达到一个一致的状态。因此，最终一致性的本质是需要系统保证最终数据能够达到一致，而不需要实时保证系统数据的强一致性。
最终一致性的5种变种：
因果一致性（Causal consistency）
因果一致性是指，如果进程A在更新完某个数据项后通知了进程B，那么进程B之后对该数据项的访问都应该能够获取到进程A更新后的最新值，并且如果进程B要对该数据项进行更新操作的话，务必基于进程A更新后的最新值，即不能发生丢失更新情况。与此同时，与进程A无因果关系的进程C的数据访问则没有这样的限制。
读己之所写（Read your writes）
读己之所写是指，进程A更新一个数据项之后，它自己总是能够访问到更新过的最新值，而不会看到旧值。也就是说，对于单个数据获取者来说，其读取到的数据，一定不会比自己上次写入的值旧。因此，读己之所写也可以看作是一种特殊的因果一致性。
会话一致性（Session consistency）
会话一致性将对系统数据的访问过程框定在了一个会话当中：系统能保证在同一个有效的会话中实现“读己之所写”的一致性，也就是说，执行更能操作之后，客户端能够在同一个会话中始终读取到该数据项的最新值。
单调读一致性（Monotonic read consistency）
单调读一致性是指如果一个进程从系统中读取出一个数据项的某个值后，那么系统对于该进程后续的任何数据访问都不应该返回更旧的值。
单调写一致性（Monotonic write consistency）
单调写一致性是指，一个系统需要能够保证来自同一个进程的写操作被顺序地执行。
二、zookeeper的实现原理
实现一个注册服务中心需要满足的功能：
注册中心一般包含如下几个功能：
服务发现：
服务注册/反注册：保存服务提供者和服务调用者的信息
服务订阅/取消订阅：服务调用者订阅服务提供者的信息，最好有实时推送的功能
服务路由（可选）：具有筛选整合服务提供者的能力。
服务配置（不包括其它无关配置）：
配置订阅：服务提供者和服务调用者订阅微服务相关的配置
配置下发（可选）：主动将配置推送给服务提供者和服务调用者
服务健康检测：
检测服务提供者的健康情况
Zookeeper介绍：
ZooKeeper是一个典型的分布式数据一致性的解决方案。分布式应用程序可以基于它实现诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、Master选举、分布式锁和分布式队列等功能。ZooKeeper可以保证如下分布式一致性特性。
顺序一致性
从同一个客户端发起的事务请求，最终将会严格按照其发起顺序被应用到ZooKeeper中。
原子性
所有事务请求的结果在集群中所有机器上的应用情况是一致的，也就是说要么整个集群所有集群都成功应用了某一个事务，要么都没有应用，一定不会出现集群中部分机器应用了该事务，而另外一部分没有应用的情况。
单一视图
无论客户端连接的是哪个ZooKeeper服务器，其看到的服务端数据模型都是一致的。
可靠性
一旦服务端成功地应用了一个事务，并完成对客户端的响应，那么该事务所引起的服务端状态变更将会被一直保留下来，除非有另一个事务又对其进行了变更。
实时性
通常人们看到实时性的第一反应是，一旦一个事务被成功应用，那么客户端能够立即从服务端上读取到这个事务变更后的最新数据状态。这里需要注意的是，ZooKeeper仅仅保证在一定的时间段内，客户端最终一定能够从服务端上读取到最新的数据状态。
集群角色下的选举机制
在ZooKeeper中，有三种角色：
Leader
Follower
Observer
一个ZooKeeper集群同一时刻只会有一个Leader，其他都是Follower或Observer。
ZooKeeper配置很简单，每个节点的配置文件(zoo.cfg)都是一样的，只有myid文件不一样。myid的值必须是zoo.cfg中server.{数值}的{数值}部分。
zoo.cfg文件内容示例：
maxClientCnxns=0
# The number of milliseconds of each tick
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial
# synchronization phase can take
initLimit=10
# The number of ticks that can pass between
# sending a request and getting an acknowledgement
syncLimit=5
# the directory where the snapshot is stored.
dataDir=/var/lib/zookeeper/data
# the port at which the clients will connect
clientPort=2181
# the directory where the transaction logs are stored.
dataLogDir=/var/lib/zookeeper/logs
server.1=192.168.20.101:2888:3888
server.2=192.168.20.102:2888:3888
server.3=192.168.20.103:2888:3888
server.4=192.168.20.104:2888:3888
server.5=192.168.20.105:2888:3888
minSessionTimeout=4000
maxSessionTimeout=100000
在装有ZooKeeper的机器的终端执行 zookeeper-server status 可以看当前节点的ZooKeeper是什么角色（Leader or Follower）。
ZooKeeper默认只有Leader和Follower两种角色，没有Observer角色。
为了使用Observer模式，在任何想变成Observer的节点的配置文件中加入：peerType=observer
并在所有server的配置文件中，配置成observer模式的server的那行配置追加:observer，例如：
server.1:localhost:2888:3888:observer
ZooKeeper集群的所有机器通过一个Leader选举过程来选定一台被称为『Leader』的机器，Leader服务器为客户端提供读和写服务。
Follower和Observer都能提供读服务，不能提供写服务。两者唯一的区别在于，Observer机器不参与Leader选举过程，也不参与写操作的『过半写成功』策略，因此Observer可以在不影响写性能的情况下提升集群的读性能。
ACL：
ZooKeeper采用ACL（Access Control Lists）策略来进行权限控制。ZooKeeper定义了如下5种权限。
CREATE: 创建子节点的权限。
READ: 获取节点数据和子节点列表的权限。
WRITE：更新节点数据的权限。
DELETE: 删除子节点的权限。
ADMIN: 设置节点ACL的权限。
注意：CREATE 和 DELETE 都是针对子节点的权限控制
Watcher：
Watcher（事件监听器），是ZooKeeper中一个很重要的特性。ZooKeeper允许用户在指定节点上注册一些Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，ZooKeeper服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去。该机制是ZooKeeper实现分布式协调服务的重要特性。
事物操作：
在ZooKeeper中，能改变ZooKeeper服务器状态的操作称为事务操作。一般包括数据节点创建与删除、数据内容更新和客户端会话创建与失效等操作。对应每一个事务请求，ZooKeeper都会为其分配一个全局唯一的事务ID，用ZXID表示，通常是一个64位的数字。每一个ZXID对应一次更新操作，从这些ZXID中可以间接地识别出ZooKeeper处理这些事务操作请求的全局顺序。
会话（Session）：
Session是指客户端会话，在讲解客户端会话之前，我们先来了解下客户端连接。在ZooKeeper中，一个客户端连接是指客户端和ZooKeeper服务器之间的TCP长连接。ZooKeeper对外的服务端口默认是2181，客户端启动时，首先会与服务器建立一个TCP连接，从第一次连接建立开始，客户端会话的生命周期也开始了，通过这个连接，客户端能够通过心跳检测和服务器保持有效的会话，也能够向ZooKeeper服务器发送请求并接受响应，同时还能通过该连接接收来自服务器的Watch事件通知。Session的SessionTimeout值用来设置一个客户端会话的超时时间。当由于服务器压力太大、网络故障或是客户端主动断开连接等各种原因导致客户端连接断开时，只要在SessionTimeout规定的时间内能够重新连接上集群中任意一台服务器，那么之前创建的会话仍然有效。
数据节点（ZNode）：
谈到分布式的时候，一般『节点』指的是组成集群的每一台机器。而ZooKeeper中的数据节点是指数据模型中的数据单元，称为ZNode。ZooKeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是一棵树（ZNode Tree），由斜杠（/）进行分割的路径，就是一个ZNode，如/hbase/master,其中hbase和master都是ZNode。每个ZNode上都会保存自己的数据内容，同时会保存一系列属性信息。
注：
这里的ZNode可以理解成既是Unix里的文件，又是Unix里的目录。因为每个ZNode不仅本身可以写数据（相当于Unix里的文件），还可以有下一级文件或目录（相当于Unix里的目录）。
在ZooKeeper中，ZNode可以分为持久节点和临时节点两类。
持久节点
所谓持久节点是指一旦这个ZNode被创建了，除非主动进行ZNode的移除操作，否则这个ZNode将一直保存在ZooKeeper上。
临时节点
临时节点的生命周期跟客户端会话绑定，一旦客户端会话失效，那么这个客户端创建的所有临时节点都会被移除。
另外，ZooKeeper还允许用户为每个节点添加一个特殊的属性：SEQUENTIAL。一旦节点被标记上这个属性，那么在这个节点被创建的时候，ZooKeeper就会自动在其节点后面追加上一个整型数字，这个整型数字是一个由父节点维护的自增数字
版本
ZooKeeper的每个ZNode上都会存储数据，对应于每个ZNode，ZooKeeper都会为其维护一个叫作Stat的数据结构，Stat中记录了这个ZNode的三个数据版本，分别是version（当前ZNode的版本）、cversion（当前ZNode子节点的版本）和aversion（当前ZNode的ACL版本）。
ZAB协议
基于ZAB协议，ZooKeeper实现了一种主备模式（Leader、Follower）的系统架构来保持集群中各副本之间数据的一致性。
具体的，ZooKeeper使用了一个单一的主进程（Leader）来接收并处理客户端的所有事务请求，并采用ZAB的原子广播协议，将服务器数据的状态变更以事务Proposal的形式广播到所有的副本进程上去（Follower）。ZAB协议的这个主备模型架构保证了同一时刻集群中只能有一个主进程来广播服务器的状态变更，因此能够很好地处理客户端大量的并发请求。另一方面，考虑到分布式环境中，顺序执行的一些状态变更其前后会存在一定的依赖关系，有些状态变更必须依赖于比它早生成的那些状态变更，例如变更C需要依赖变更A和变更B。这样的依赖关系也对ZAB协议提出了一个要求：ZAB协议必须能够保证一个全局的变更序列被顺序应用。也就是说，ZAB协议需要保证如果一个状态变更已经被处理了，那么所有依赖的状态变更都应该已经被提前处理掉了。最后，考虑到主进程在任何时候都有可能出现崩溃退出或重启现象，因此，ZAB协议还需要做到在当前主进程出现上述异常情况的时候，依然能够正常工作。
ZAB协议的核心是定义了对应那些会改变ZooKeeper服务器数据状态的事务请求的处理方式，即：
所有事务请求必须由一个全局唯一的服务器来协调处理，这样的服务器被称为Leader服务器，而剩下的其他服务器则成为Follower服务器。Leader服务器负责将一个客户端事务请求转换成一个事务Proposal（提案）并将该Proposal分发给集群中所有的Follower服务器。之后Leader服务器需要等待所有Follower服务器的反馈，一旦超过半数的Follower服务器进行了正确的反馈后，Leader就会再次向所有的Follower服务器分发Commit消息，要求对刚才的Proposal进行提交
ZAB核心协议：
ZAB协议包括两种基本的模式，分别是崩溃恢复和消息广播。在整个ZooKeeper集群启动过程中，或是当Leader服务器出现网络中断、崩溃退出与重启等异常情况时，ZAB协议就会进入恢复模式并选举产生新的Leader服务器。当选举产生了新的Leader服务器，同时集群中有过半的机器与该Leader服务器完成了状态同步之后，ZAB协议就会退出恢复模式。其中，状态同步是指数据同步，用来保证集群中存在过半的机器能够和Leader服务器的数据状态保持一致。
崩溃恢复模式包括两个阶段：Leader选举和数据同步。
当集群中有过半的Follower服务器完成了和Leader服务器的状态同步，那么整个集群就可以进入消息广播模式了。
三、zookeeper的坑
https://yq.aliyun.com/articles/227260
四、如何抉择是否选用zookeeper？
在粗粒度分布式锁，分布式选主，主备高可用切换等不需要高TPS 支持的场景下有不可替代的作用，而这些需求往往多集中在大数据、离线任务等相关的业务领域，因为大数据领域，讲究分割数据集，并且大部分时间分任务多进程/线程并行处理这些数据集，但是总是有一些点上需要将这些任务和进程统一协调，这时候就是 ZooKeeper 发挥巨大作用的用武之地。
但是在交易场景交易链路上，在主业务数据存取，大规模服务发现、大规模健康监测等方面有天然的短板，应该竭力避免在这些场景下引入 ZooKeeper，在阿里巴巴的生产实践中，应用对ZooKeeper申请使用的时候要进行严格的场景、容量、SLA需求的评估。
所以可以使用 ZooKeeper，但是大数据请向左，而交易则向右，分布式协调向左，服务发现向右。
参考链接：
https://www.jianshu.com/p/84ad63127cd1
http://jm.taobao.org/2018/06/13/做服务发现？/