配置

1、在conf目錄下創建一個配置文件zoo.cfg

tickTime=2000

dataDir=.../zookeeper/data

dataLogDir=.../zookeeper/dataLog

clientPort=2181

initLimit=5

syncLimit=2

server.1=server1:2888:3888

server.2=server2:2888:3888

server.3=server3:2888:3888

?tickTime：發送心跳的間隔時間，單位：毫秒
?dataDir：zookeeper保存數據的目錄。
?clientPort：客戶端連接 Zookeeper 服務器的端口，Zookeeper 會監聽這個端口，接受客戶端的訪問請求。
?initLimit：這個配置項是用來配置 Zookeeper 的Leader接受Follower 服務器初始化連接時最長能忍受多少個心跳時間間隔數。當已經超過 5 個心跳的時間（也就是 tickTime）長度后 Leader還沒有收到Follower的返回信息，那么表明這個Follower連接失敗。總的時間長度就是 5*2000=10 秒
?syncLimit：這個配置項標識 Leader 與 Follower 之間發送消息，請求和應答時間長度，最長不能超過多少個 tickTime 的時間長度，總的時間長度就是 2*2000=4 秒
?server.A=B：C：D：其中 A 是一個數字，表示這個是第幾號服務器；B 是這個服務器的 ip地址；C 表示的是這個服務器與集群中的 Leader 服務器交換信息的端口；D 表示的是萬一集群中的 Leader 服務器掛了，需要一個端口來重新進行選舉，選出一個新的 Leader，而這個端口就是用來執行選舉時服務器相互通信的端口。如果是偽集群的配置方式，由于 B 都是一樣，所以不同的 Zookeeper 實例通信端口號不能一樣，所以要給它們分配不同的端口號。

2、在dataLogDir下創建myid文件。

server1機器的內容為1，server2機器的內容為2，server3的內容為3

常用命令：

zkServer.sh start

zkServer.sh status

zkCli.sh

zk命令行中：

create path data ? ?如create /welcome hello,world

get path ? ? 如get /welcome

set path data ? ?如set /welcome hi

ZooKeeper的角色

領導者（leader），負責進行投票的發起和決議，更新系統狀態

學習者（learner），包括跟隨者（follower）和觀察者（observer）

follower用于接受客戶端請求并向客戶端返回結果，在選主過程中參與投票
observer可以接受客戶端連接，將寫請求轉發給leader，但observer不參加投票過程，只同步leader的狀態observer的目的是為了擴展系統，提高讀取速度

客戶端（client），請求發起方

Zookeeper的核心是原子廣播，這個機制保證了各個Server之間的同步。實現這個機制的協議叫做Zab協議。

Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式（選主）和廣播模式（同步）。

當服務啟動或者在領導者崩潰后，Zab就進入了恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和leader的狀態同步以后，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具有相同的系統狀態。

為了保證事務的順序一致性，zookeeper采用了遞增的事務id號（zxid）來標識事務。所有的提議（proposal）都在被提出的時候加上了zxid。實現中zxid是一個64位的數字，它高32位是epoch用來標識leader關系是否改變，每次一個leader被選出來，它都會有一個新的epoch，標識當前屬于那個leader的統治時期。低32位用于遞增計數。

每個Server在工作過程中有三種狀態：
?LOOKING：當前Server不知道leader是誰，正在搜尋
?LEADING：當前Server即為選舉出來的leader
?FOLLOWING：leader已經選舉出來，當前Server與之同步

ZooKeeper的讀寫機制

? Zookeeper是一個由多個server組成的集群
? 一個leader，多個follower
? 每個server保存一份數據副本
? 全局數據一致
? 分布式讀寫
? 更新請求轉發，由leader實施

? 更新請求順序進行，來自同一個client的更新請求按其發送順序依次執行
? 數據更新原子性，一次數據更新要么成功，要么失敗
? 全局唯一數據視圖，client無論連接到哪個server，數據視圖都是一致的
? 實時性，在一定時間范圍內，client能讀到最新數據

Follower主要有四個功能：

1. 向Leader發送請求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）；
2 .接收Leader消息并進行處理；
3 .接收Client的請求，如果為寫請求，發送給Leader進行投票；
4 .返回Client結果。

Follower的消息循環處理如下幾種來自Leader的消息：
1 .PING消息：心跳消息；
2 .PROPOSAL消息：Leader發起的提案，要求Follower投票；
3 .COMMIT消息：服務器端最新一次提案的信息；
4 .UPTODATE消息：表明同步完成；
5 .REVALIDATE消息：根據Leader的REVALIDATE結果，關閉待revalidate的session還是允許其接受消息；
6 .SYNC消息：返回SYNC結果到客戶端，這個消息最初由客戶端發起，用來強制得到最新的更新。

Leader選舉

奇數n的容錯性與偶數n+1的容錯性相同，所以沒有必要用偶數。

?A提案說，我要選自己，B你同意嗎？C你同意嗎？B說，我同意選A；C說，我同意選A。(注意，這里超過半數了，其實在現實世界選舉已經成功了。但是計算機世界是很嚴格，另外要理解算法，要繼續模擬下去。)

?接著B提案說，我要選自己，A你同意嗎；A說，我已經超半數同意當選，你的提案無效；C說，A已經超半數同意當選，B提案無效。

?接著C提案說，我要選自己，A你同意嗎；A說，我已經超半數同意當選，你的提案無效；B說，A已經超半數同意當選，C的提案無效。

?選舉已經產生了Leader，后面的都是follower，只能服從Leader的命令。

小細節，就是誰先啟動誰當Leader。

?zxid

? znode節點的狀態信息中包含czxid, 那么什么是zxid呢?
? ZooKeeper狀態的每一次改變, 都對應著一個遞增的Transaction id, 該id稱為zxid. 由于zxid的遞增性質, 如果zxid1小于zxid2, 那么zxid1肯定先于zxid2發生. 創建任意節點, 或者更新任意節點的數據, 或者刪除任意節點, 都會導致
Zookeeper狀態發生改變, 從而導致zxid的值增加.

Zookeeper的核心是原子廣播，這個機制保證了各個server之間的同步。

實現這個機制的協議叫做Zab協議。

Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式和廣播模式。

當服務啟動或者在領導者崩潰后，Zab就進入了恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數server的完成了和leader的狀態同步以后，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和server具有相同的系統狀態。

一旦leader已經和多數的follower進行了狀態同步后，他就可以開始廣播消息了，即進入廣播狀態。

這時候當一個server加入zookeeper服務中，它會在恢復模式下啟動，發現leader，并和leader進行狀態同步。

待到同步結束，它也參與消息廣播。

Zookeeper服務一直維持在Broadcast狀態，直到leader崩潰了或者leader失去了大部分的followers支持。

廣播模式需要保證proposal被按順序處理，因此zk采用了遞增的事務id號(zxid)來保證。

所有的提議(proposal)都在被提出的時候加上了zxid。

實現中zxid是一個64為的數字，它高32位是epoch用來標識leader關系是否改變，每次一個leader被選出來，它
都會有一個新的epoch。低32位是個遞增計數。

當leader崩潰或者leader失去大多數的follower，這時候zk進入恢復模式，恢復模式需要重新選舉出一個新的leader，讓所有的server都恢復到一個正確的狀態。

Leader選舉：

? 每個Server啟動以后都詢問其它的Server它要投票給誰。
? 對于其他server的詢問，server每次根據自己的狀態都回復自己推薦的leader的id和上一次處理事務的zxid（系統啟動時每個server都會推薦自己）
? 收到所有Server回復以后，就計算出zxid最大的哪個Server，并將這個Server相關信息設置成下一次要投票的Server。

? 計算這過程中獲得票數最多的的sever為獲勝者，如果獲勝者的票數超過半數，則改server被選為leader。否則，繼續這個過程，直到leader被選舉出來。

? leader就會開始等待server連接
? Follower連接leader，將最大的zxid發送給leader
? Leader根據follower的zxid確定同步點
? 完成同步后通知follower 已經成為uptodate狀態
? Follower收到uptodate消息后，又可以重新接受client的請求進行服務了

Observer ?
? Zookeeper需保證高可用和強一致性；
? 為了支持更多的客戶端，需要增加更多Server；
? Server增多，投票階段延遲增大，影響性能；
? 權衡伸縮性和高吞吐率，引入Observer ?
? Observer不參與投票；
? Observers接受客戶端的連接，并將寫請求轉發給leader節點；
? 加入更多Observer節點，提高伸縮性，同時不影響吞吐率

?為什么zookeeper集群的數目，一般為奇數個？

Leader選舉算法采用了Paxos協議；Paxos核心思想：當多數Server寫成功，則任務數據寫成功。
如果有3個Server，則兩個寫成功即可；
如果有4或5個Server，則三個寫成功即可。
Server數目一般為奇數（3、5、7）
如果有3個Server，則最多允許1個Server掛掉；
如果有4個Server，則同樣最多允許1個Server掛掉；
由此，我們看出3臺服務器和4臺服務器的的容災能力是一樣的，所以為了節省服務器資源，一般我們采用奇數個數，作為服務器部署個數。