尚硅谷大数据技术之Zookeeper第3章Zookeeper内部原理

3.1 选举机制

1）半数机制（Paxos 协议）：集群中半数以上机器存活，集群可用。因此zookeeper适合装在奇数台机器上。

2）Zookeeper虽然在配置文件中并无指定master和slave。可是，zookeeper工做时，是有一个节点为leader，其余则为follower，Leader是经过内部的选举机制临时产生的

3）以一个简单的例子来讲明整个选举的过程。

假设有五台服务器组成的zookeeper集群，它们的id从1-5，同时它们都是最新启动的，也就是没有历史数据，在存放数据量这一点上，都是同样的。假设这些服务器依序启动，来看看会发生什么。

（1）服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报没有任何响应，因此它的选举状态一直是LOOKING状态。

（2）服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通讯，互相交换本身的选举结果，因为二者都没有历史数据，因此id值较大的服务器2胜出，可是因为没有达到超过半数以上的服务器都赞成选举它(这个例子中的半数以上是3)，因此服务器1、2仍是继续保持LOOKING状态。

（3）服务器3启动，根据前面的理论分析，服务器3成为服务器1、2、3中的老大，而与上面不一样的是，此时有三台服务器选举了它，因此它成为了此次选举的leader。

（4）服务器4启动，根据前面的分析，理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的，可是因为前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3，因此它只能接收当小弟的命了。

（5）服务器5启动，同4同样当小弟。

3.2 节点类型

1）Znode有两种类型：

短暂（ephemeral）：客户端和服务器端断开链接后，建立的节点本身删除

持久（persistent）：客户端和服务器端断开链接后，建立的节点不删除

2）Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

（1）持久化目录节点（PERSISTENT）

客户端与zookeeper断开链接后，该节点依旧存在

（2）持久化顺序编号目录节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

客户端与zookeeper断开链接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

（3）临时目录节点（EPHEMERAL）

客户端与zookeeper断开链接后，该节点被删除

（4）临时顺序编号目录节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）

客户端与zookeeper断开链接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

3）建立znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护

4）在分布式系统中，顺序号能够被用于为全部的事件进行全局排序，这样客户端能够经过顺序号推断事件的顺序

3.3 stat结构体

1）czxid- 引发这个znode建立的zxid，建立节点的事务的zxid

每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。

事务ID是ZooKeeper中全部修改总的次序。每一个修改都有惟一的zxid，若是zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2以前发生。

2）ctime - znode被建立的毫秒数(从1970年开始)

3）mzxid - znode最后更新的zxid

4）mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)

5）pZxid-znode最后更新的子节点zxid

6）cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数

7）dataversion - znode数据变化号

8）aclVersion - znode访问控制列表的变化号

9）ephemeralOwner- 若是是临时节点，这个是znode拥有者的session id。若是不是临时节点则是0。

10）dataLength- znode的数据长度

11）numChildren - znode子节点数量

3.4 监听器原理

1）监听原理详解：

1）首先要有一个main()线程

2）在main线程中建立Zookeeper客户端，这时就会建立两个线程，一个负责网络链接通讯（connet），一个负责监听（listener）。

3）经过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper。

4）在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。

5）Zookeeper监听到有数据或路径变化，就会将这个消息发送给listener线程。

6）listener线程内部调用了process（）方法。

2）常见的监听

（1）监听节点数据的变化：

get path [watch]

（2）监听子节点增减的变化

ls path [watch]

3.5 写数据流程

ZooKeeper 的写数据流程主要分为如下几步：

1）好比 Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上写数据，发送一个写请求。

2）若是Server1不是Leader，那么Server1 会把接受到的请求进一步转发给Leader，由于每一个ZooKeeper的Server里面有一个是Leader。这个Leader 会将写请求广播给各个Server，好比Server1和Server2， 各个Server写成功后就会通知Leader。

3）当Leader收到大多数 Server 数据写成功了，那么就说明数据写成功了。若是这里三个节点的话，只要有两个节点数据写成功了，那么就认为数据写成功了。写成功以后，Leader会告诉Server1数据写成功了。

4）Server1会进一步通知 Client 数据写成功了，这时就认为整个写操做成功。ZooKeeper 整个写数据流程就是这样的。

 

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