Zookeeper知识图谱
2022-04-15 10:42:32 48 举报AI智能生成
Zookeeper知识图谱是一个用于描述和组织Zookeeper相关知识的图形化工具。它包含了Zookeeper的基本概念、组件、操作、配置和管理等方面的内容，以及它们之间的关系和依赖。通过使用Zookeeper知识图谱，用户可以快速了解和掌握Zookeeper的核心功能和应用，从而更好地进行系统设计和开发。同时，Zookeeper知识图谱也可以帮助用户发现潜在的问题和风险，提高系统的可靠性和稳定性。总之，Zookeeper知识图谱是一个非常有价值的学习和参考资料，对于任何想要深入了解和使用Zookeeper的人来说都是不可或缺的。
作者其他创作
大纲/内容
集群模式部署
一般奇数节点，因为你5台机器可以挂2台，6台也是挂两台，不能超过一半的机器挂掉，所以5台和6台效果一致，那么奇数节点可以减少机器开销，小集群部署，读多写少
内存数据模型，znode，多种节点类型
客户端跟zk进行长连接，tcp，心跳，维持session
ZAB协议，2PC，过半ack+磁盘日志写，commit+写内存数据结构
支持watcher机制，监听回调通知
顺序一致性：消息按顺序同步，但是最终才会一致，不是强一致
高性能，2pc中的过半写机制，纯内存的数据结构，znode
高可用，follower宕机没影响，leader宕机有数据不一致的问题，新选举的leader会自动处理，正常运行，但是在恢复模式期间，可能还有一小段时间时没法写入zk的
高并发，单机leader写，Observer可以线性扩展读QPS
总结
Curator
运用于java分布式业务系统中
分布式锁
元数据管理
监听并作出响应，比如一个有数据，一个broker注册了一个数据，其他broker监听这个数据
分布式协调
HA架构
Master选举
分布式协调系统，封装了分布式架构中所有核心和主流需求和功能，分布式锁，分布式集群的集中式元数据存储，Master选举，分布式协调和通知。
总结：
应用场景
每台机器都在内存中保存了zk的全部数据，机器之间相互通信同步数据，客户端连接任何一台机器都不可以。
集群部署：3-5台机器组成一个集群
树形结构的数据模型：znode，树形结构，数据模型简单，纯内存保存
zxid，保证各种客户端发起的写请求都是有顺序的
顺序一致性：集群中只有一台机器可以写，所有机器都可以读，所有写请求都会分配一个zk集群全局唯一递增编号。
原子性：要么全部机器都成功，要么全部机器都别成功
数据一致性：任何一台zk机器收到了写请求都会同步给其他机器，保证数据的强一致性，你连接到任何一台机器看到的数据都是一致的。
3台机器可以挂掉一个，5台机器可以挂2台
高可用：哪怕集群中挂掉不超过一半的机器，都能保证可用，数据不会丢失
如果你让zk部署在高配置物理机上，一个3台机器的zk集群抗下每秒几万请求没问题
高性能：每台zk机器都在内存维护数据，所以zk集群绝对是高并发高性能的
写：只有一台机器进行写，但是高配置的物理机，比如16C32G，写入几万QPS
读：所有机器都可以读，3台机器的话，起码可以支撑十几万QPS
高并发：高性能决定的，只要基于纯内存数据结构来处理，并发能力是很高的
watcher监听机制
实时性：一旦数据发生变更，其他人要实时感知到
特点
可读写
Leader
可参与选举
只读，写请求转发到Leader
Follower
也不参与zab返回ack那个环节，可能存在数据不一致的问题
不可参与选举
Observer
角色划分
客户端宕机时，在sessionTimeout时间内重新发送心跳会继续维持长连接
定时发送心跳
通过tcp建立长连接，维护session
客户端通信
客户宕机依然存在
持久节点
客户宕机就没了
临时节点
创建节点时递增全局自增的序号
顺序节点
Curator的锁用的就是临时顺序节点
znode
内存数据模型
划分集群角色，主从架构，分为Leader和Follower，只有Leader接受写入请求
Leader接收到写请求，先写入磁盘文件，并向Follower发送事务proposal广播
Follower接收到proposal写入磁盘文件，然后向Leader返回ack
等待Leader发送commit写入znode
ZPC两阶段提交
超过半数的Follower返回ack消息，Leader将数据写入znode，将发送commit消息通知Follower写入
commit之后这个数据就能被读到了
过半写
即Zookeeper原子广播协议
在发起一个事务proposal之前，会生成一个自增的全局zxid，通过这个保证顺序性
Leader会为每个Follower创建一个队列，里面放要发送事务proposal，保证了同步的顺序性
顺序性保证
Zookeeper Atomic Broadcast
ZAB协议
跟Follower进行数据同步
完成后，退出恢复模式，进入消息广播模式
对外提供服务
选举出一个Leader，过半Follower即可成为Leader
恢复模式
启动
消息广播机制+Leader采用2pc模式的过半写机制，给Follower同步
消息写入
Leader/Follower宕机，只要集群宕机的机器不超过一半，就可以重新进行选举Leader，进行数据同步。
崩溃恢复
启动与崩溃恢复
只要写入一条消息，立马无论从那个zk节点都能查到数据，写入操作卡住，直到所有的follower都返回ack，leader执行commit之后，所有从节点都能读到数据
很明显，根据zab协议，zk不是强一致性
强一致性
研究过ZAB协议就能发现，follower半数以上返回ack，然后leader发送commit后就能读到数据了，那么就有一种可能，有的follower接收到commit了，可以读到，有的没有接收到，读不到，不过最后还是能读到。
它比最终一致性好些，因为leader可以保证所有的follower事务proposal都是按照顺序执行的，能保证顺序性
但是全部的follower的数据一致性确实是最终才能实现一致的。
zk官方的定义：顺序一致性
最终一致性
如果要求强一致，可以手动调用zk的sync()操作
强一致性/最终一致性
挑选已经收到zxid最大的那个Follower作为新的Leader
zxid大说明最近跟Leader进行了数据同步
Follower重新选举出Leader
新的Leader发现自己有一条proposal没有commit，其他follower也有这个proposal，并且数量过半，会重新commit给其他Follower进行数据同步，确保数据不会丢失。
Leader自己commit了，还没给其他的follower发送commit消息就挂了
zxid是64位的，高32位存放leader的版本是epoch，低32位主键自增
新的leader的epoch自增
它重新启动后跟Leader进行数据同步时，发现自己有一条没有commit的事务proposal
Leader没有，说明是它自己宕机前的脏数据
直接丢弃掉，从新Leader同步最新的数据
Leader接收到写请求，写入磁盘日志文件了，还没来得及和其他Follower发送事务proposal就挂了
所谓commit就是把这条数据加到内存的znode树上去，然后就对外可见了，也会通知一些监听这个znode的人
ZAB协议下的一种可能存在数据的一致性的问题
集群架构
所以zk适用于写少的场景
无论zookeeper集群多少台机器，只有leader能进行写入操作，单机写入最多每秒上万QPS，这是没办法拓展的
写请求
但是一般不建议加太多的follower，写入的时候会向follower发送proposal，并且等待过半的follower返回ack， follower太多会影响性能，可以多加observer，因为它不参与选举以及proposal的ack返回
读请求
读写性能分析
图解
Zookeeper
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