Zookeeper 协议

简介：分布式协调服务，提供诸如统一命名、配置管理等基础服务
越来越多的分布式应用面临数据一致性问题，Zookeeper的设计目标是将那些复杂且容易出错的分布式一致服务封装起来，构建一个高效可靠的原语集，并以一系列简单可用的接口提供给用户使用

设计目标：

• 简单的数据模型
• 可构建集群
• 顺序访问
• 高性能

基础概念：

• 集群
• 会话
• Znode
• 版本
• Watcher
• ACL create read write delete admin

Zookeeper简单应用场景

• redis 服务发现和治理
  在redis实际应用中，一般会有一个主节点redis，几个从属节点redis。
  主节点处理用户写请求，从节点向主节点同步数据，处理用户读的请求。

当主节点故障的时候，从节点会通过raft算法选举出新的主节点处理用户写请求。

问题产生:如何在主服务器变更后，更新项目redis读写配置？

原始做法: 修改项目代码里面的redis地址和端口，然后上传代码，再重新部署

Zookeeper解决方法:通过zookeeper监控主从服务器变动，在项目里面引入zookeeper客户端，当主服务器变更的时候，zookeeper客户端会收到通知，在通知回调里，我们可以收到新的主节点地址和端口，根据他写一段redis重启代码，这样就避免了服务器重启

Zookeeper 使用和API

创建 create(final String path, byte data, List<ACL> acl, CraeteMode createMode)
读取 getChildren(path, watcher, watch, cb, ctx, stat) getData(path, watcher, stat, watch, cb, ctx)
更新 setData(path, data, version)
删除 delete (path ,version)
判断节点是否存在 exists(path, watcher)

ZAB协议

ZAB协议是为分布式协调服务Zookeeper专门设计的一种支持崩溃恢复的原子广播协议
ZAB不像Paxos算法那样是一种通用的分布式一直算法，他是一种特别为Zookeeper设计的崩溃可恢复的原子广播算法

• 主备模式，单一主进程处理事务
• 全局的变更时序，也就是说如果一个状态更新已经发生了，那么所有其依赖的状态变更都应该被提前处理了
• 支持崩溃恢复

Zookeeper两种基本模式，崩溃恢复和消息广播，还有一种数据恢复模式
Leader服务器收到事务，转化成Proposal，Follow服务器收到事务，转发给Leader

消息广播

类似二阶段提交
区别在于移除了中断逻辑，所有的Follower要么正常反馈Leader提出的事务Proposal，要么抛弃Leader服务器。所以这意味着

• Leader收到过半的Ack就可以Commit了，不需要等所有的回复
• 无法处理Leader奔溃退出带来的数据不一致

基于TCP协议，可以做到FIFO
Leader会为每个Proposal分配一个ZXID

Leader为每一个Follower保存一个队列，发送Proposal，然后Follow保存事务日志到磁盘，然后回复ACK，Leader收到过半ACK后广播Commit，然后Follow提交Commit

崩溃恢复

ZAB保证如果一个事务的Proposal在一台机器上被处理成功，那么应该在所有的机器上都处理成功，两种特征

• ZAB协议需要确保已经在Leader服务器上确认的事务最终被所有的服务器都提交
• ZAB协议需要确保丢弃那些只在Leader服务器上被提出的事务

谁是Leader：让所有机器中拥有最高的Proposal ZXID的Follower做Leader
步骤分成三步：发现、同步、广播

• 步骤 F.1.1 Follower F 将自己最后接受的事务Proposal的epoch值CEPOCH(Fp)发送给准Leader L
• 步骤 L.1.1 当接受到来自过半Follower发送的CEPOCH值后，准Leader发送NEWEPOCH(e’)给过半的Follower
• 步骤 F.1.2 赋值并且发送ACK（当前Follower的事务集合）
• Leader选出一个覆盖最全面的Proposal组合

同步阶段

• 将最全面的Proposal组合同步给所有的Follower
  广播阶段

e为主进程序列号也是主进程周期

Zookeeper 应用场景

数据发布、订阅

• 实现配置信息的集中式管理和数据的动态更新
• 应用：数据库、机器列表、选项开关
  负载均衡 DDNS
• 本地host
• 全自动的dns，消费者和服务者、注册中心、检测中心
  命名服务
• 全局唯一ID，mysq auto increment 单机有效，UUID太长、含义不明
• 用创建顺序节点的方式实现
  分布式协调通知
• 任务调度
  Master选举
  分布式锁
  分布式队列

在我们系统中的应用

数据库等信息的配置
服务地址的配置
分布式锁