概述：

　　ZooKeeper是Hadoop的開源子項目（Google Chubby的開源實現），它是一個針對大型分布式系統的可靠協調系統，提供的功能包括：配置維護、命名服務、分布式同步、組服務等。

　　Zookeeper中的角色主要有以下三類，如下表所示：

Leader主要有三個功能：

1. 恢復數據；

2. 維持與Learner的心跳，接收Learner請求並判斷Learner的請求消息類型；

3. Learner的消息類型主要有PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息，根據不同的消息類型，進行不同的處理。

　　PING消息是指Learner的心跳信息；REQUEST消息是Follower發送的提議信息，包括寫請求及同步請求；ACK消息是Follower的對提議的回復，超過半數的Follower通過，則commit該提議；REVALIDATE消息是用來延長SESSION有效時間。

Leader的工作流程簡圖如下所示，在實際實現中，流程要比下圖復雜得多，啟動了三個線程來實現功能。

Follower主要有四個功能：

1. 1. 向Leader發送請求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）；

2. 2 .接收Leader消息並進行處理；

3. 3 .接收Client的請求，如果為寫請求，發送給Leader進行投票；

4. 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。

Follower的工作流程簡圖如下所示，在實際實現中，Follower是通過5個線程來實現功能的。

observer流程和Follower的唯一不同的地方就是observer不會參加leader發起的投票。

系統模型如圖所示：

模型設計目的：

1.最終一致性：client不論連接到哪個Server，展示給它都是同一個視圖，這是zookeeper最重要的性能。

2 .可靠性：具有簡單、健壯、良好的性能，如果消息m被到一臺服務器接受，那麽它將被所有的服務器接受。

3 .實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔範圍內獲得服務器的更新信息，或者服務器失效的信息。但由於網絡延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到剛更新的數據，如果需要最新數據，應該在讀數據之前調用sync()接口。

4 .等待無關（wait-free）：慢的或者失效的client不得幹預快速的client的請求，使得每個client都能有效的等待。

5.原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態。

6 .順序性：包括全局有序和偏序兩種：全局有序是指如果在一臺服務器上消息a在消息b前發布，則在所有Server上消息a都將在消息b前被發布；偏序是指如果一個消息b在消息a後被同一個發送者發布，a必將排在b前面。

運行機制：　　

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後，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的狀態同步以後，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，標識當前屬於那個leader的統治時期。低32位用於遞增計數。

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入門學習(一)