Zookeeper 面试总结

一、zk是什么：

1、个人理解zk=文件系统+通知机制。

2、zk是一个分布式的应用程序协调服务，我理解的就是有两台集器A、B，A对一个数据进行了操作，B是如何知道的，这个就需要zk的支持。

3、 分布式应用程序可以基于 ZooKeeper 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、配置维护，名字服务、分布式同步、分布式锁和分布式队列 等功能。

二、zk的初始化选举机制：

1、首先一般选举里面都有2N+1台集器，如果是三台机器的A、B、C，A和B都会选举自己，每次投票会包括推举的服务器的myid和zxid，使用（myid，zxid）来表示。

2、集群中的服务器都接受到投票时，首先判断投票的有效性，如检查是不是本轮的投票，是否是looking状态的机器。

3、处理投票，比较zxid大小，越大权重越大，如果相同再比较myid。

4、统计投票。

5、改变服务器的状态。

ps：注意：在这个过程中，有个重要的数据结构，electionEpoch即逻辑时钟，用来判断是否在同一轮选举周期中，每次进入新的一轮投票都会自增，还有一个state，表示当前服务器的状态。

三、zk的运行过程中leader崩溃选举机制：

1、状态变更，余下所有的observing服务器都会将自己的服务器状态变成looking状态。

2、每个server会发起投票。

3、接受各个服务器的投票。

4、处理投票。

5、统计投票。

6、改变服务器的状态。

注意：其实崩溃选举机制和初始化差不多，但是值得注意一点是每个机器中的electionEpoch，也就是逻辑时钟，如果有机器宕机的话，这个数值是和正常的机器不一样的，所以需要判断这个值不是正常值的机器投票数据是否是正常的。

四、zk中的znode节点：

1、四种类型：（1）、持久化目录节点。（2）、持久化顺序编号目录节点。（3）、临时目录节点。（4）、临时顺序编号目录节点。

五、zk中的监控原理：

1、zk类似于linux中的目录节点树方式的数据存储，即分层命名空间，zk并不是专门存储数据的，它的作用是主要是维护和监控存储数据的状态变化，通过监控这些数据状态的变化，从而可以达到基于数据的集群管理，zk中的杰点的数据上限时1M。

2、zk中的wathc机制：client端会对某个znode建立一个watcher事件，当该znode发生变化时，这些client会收到zk的通知，然后client可以根据znode变化来做出业务上的改变等。

3、图说明：

4、main方法会创建zkClient，在创建zkClient的时候，会创建出listener进程和connect进程。一个是监控进程一个是网络连接进程。当zkClient调用getChildren等方法注册监听器的时候，connect进程向zk注册监听器，注册后的缉监听器位于zk的监听器列表中，监听器列表中记录了zkClient的ip地址，端口号，要监控的目录，一旦目标文件发生了改变，zk就会把这条消息发送给对应的zkClient的listener进程，listener进程接受到后，就会执行process方法。在process方法中针对发生的事件进行处理。

六、zk的职者：

1、命名服务：命名服务是指通过指定的名字来获取资源或者服务的地址，利用zk创建一个全局的路径，即是唯一的路径，这个路径就可以作为一个名字，指向集群中的集群，提供的服务的地址，或者一个远程的对象等等。

2、配置管理（文件系统、通知机制）：程序分布式的部署在不同的机器上，将程序的配置信息放在zk的znode下，当有配置发生改变时，也就是znode发生变化时，可以通过改变zk中某个目录节点的内容，利用watcher通知给各个客户端，从而更改配置。

3、集群管理：是否有机器退出和加入、选举master。对于机器的退出，所有机器约定在父目录下创建临时目录，对于新机器的加入，所有机器创建临时顺序编号目录节点。

4、分布式锁：分为两类，一个是保持独占：客户端需要的时候，就去通过createznode的方式实现，所有客户端都去创建/distribute_lock节点，用完就删除节点就行了。一个是控制时序，/distribute_lock已经预先存在，所有客户端在它下面创建临时顺序编号目录节点。主要流程是：客户端在获取分布式锁的时候在locker节点下创建临时顺序节点，释放锁的时候就删除，客户端首先调用createZnode放在在locker创建临时顺序节点，然后调用getChildren来获取locker下面的所有子节点，此时不用设置watch，客户端获取了所有子节点的path之后，反正最后要找到最小序号的那个节点，调用exist方法，同时对其注册事件监听器

5、队列管理：两种类型的队列，一种是同步队列，一个是按照FIFO方式进行入队和出队，第二种保证了队列消息的不会丢失，因为会在特定的目录下创建一个persistent_sequential节点，创建成功时watcher通知等待的队列，队列删除序列号最小的节点，此场景下，zk中的znode用于消息存储，znode存储的数据就是消息队列中的消息内容，sequential序列号就是消息的编号，按序列取出即可。

七、zk中的数据复制：

1、作用：（1）容错。（2）提高系统的扩展功能。（3）提高性能。

2、数据复制分为两种：

（1）、写主，对数据的修改提交给指定节点，读没有限制，可以在任意的节点读取数据。

（2）、写任意：对数据的修改提交给任意的节点，读也是任意节点。

八、zk的工作原理：

1、核心就是原子广播。在ZooKeeper中所有的事务请求都由一个主服务器也就是Leader来处理，其他服务器为Follower，Leader将客户端的事务请求转换为事务Proposal，并且将Proposal分发给集群中其他所有的Follower，然后Leader等待Follwer反馈，当有 过半数（>=N/2+1） 的Follower反馈信息后，Leader将再次向集群内Follower广播Commit信息，Commit为将之前的Proposal提交。

2、保证数据的一致性：

（1）、顺序的一致性。

（2）、原子性。

（3）、单一的系统映像。

（4）、持久性。

3、ZAB协议的两种实现方式：

（1）、恢复模式：当服务启动或在leader崩溃后，ZAB就进入了恢复模式，在leader选举出来之前，且大多数server完成和leader的状态同步以后，恢复模式就结束了。在这个过程中，要保证被leader提交的proposal最终被所有的follower执行，确保那些只在leader提出的proposal被丢弃。

（2）、广播模式：即leader提出一个决议，由follower进行投票，leader对投票结果进行计算决定是否通过决议，如果通过执行该决议，否则什么都不做。

九、zk的watch机制：

1、一次性触发数据改变时，一个watch event会被发送到client，但是client只会接收到一次这样的消息。

2、watch event异步发送到watcher的通知事件从server发送到client是异步的，但是可能由于网络延迟原因，所有导致客户端在不同时刻监听到事件，zk只保证最终的一致性，而无法保证强一致性。

3、数据监视由getData和exists方法，getchildren设置了子节点监视。

4、注册watcher：getData、exists、getChildren。

5、触发wathcer：create、delete、setData。

十、zk的思维导图：