1、Zookeeper的角色
领队(leader )发起投票并进行决议，更新系统状态
学员(learner )包括落后的马里奥(Mario )和jld zxc (observer )，follower用于接受客户端请求，考虑客户端返回结果，并在选择主节点的过程中参与投票
观察器可以接受来自客户端的连接，并将写请求转发到leader，但观察器不参与投票过程，只同步观察器的状态。 观察器的目的是扩展系统，提高读取速度
对客户端、启动器的请求
• Zookeeper的核心是原子广播，该机制保证了各服务器之间的同步。 实现该机制的协议称为Zab协
讨论。 Zab协议有两种模式，分别是恢复模式(选择者)和广播模式(同步)。 一旦服务开始或成为领导者
崩溃后，Zab进入恢复模式，选择读取器，大多数服务器与读取器状态同步后
恢复模式已退出。 通过状态同步，leader和Server的系统状态相同。
为了确保事务顺序的一致性，zookeeper使用增量的事务id号(zxid )来标识事务。 所有建议(
proposal ) )都在提交时加了zxid。 正在实现的zxid是64位数字，高32位由epoch用于识别
领导关系是否发生了变化，有一个新的epoch，表明每次选定领导时，都属于该领导
统治时代。 后32位用于递增计数。
每个服务器在工作中有三种状态：
LOOKING :现在服务器不知道leader是谁，正在搜索中
LEADING :现在的服务器是选举产生的leader
FOLLOWING:leader已选定，当前正在与服务器同步
其他文档： http://www.cn blogs.com/LP shou/archive/2013/06/14/3136738.html
2、Zookeeper 的读写机制
» Zookeeper是由多个服务器组成的集群
一个领导者，多个follower
为每个服务器保存数据的副本
全局数据匹配
分布式读取/写入
更新请求的传送由leader实施
3、Zookeeper 的保证
更新请求按顺序进行，来自同一客户机的更新请求按其发送顺序依次执行
数据更新是原子性的，一次数据更新是成功还是失败
全局数据视图，客户端连接到任何服务器，数据视图都是一致的
实时性，在一定的活动范围内，客户端可以读取最新的数据
4、Zookeeper节点数据操作流程
注在客户端向Follwer发出写入请求
2.Follwer向Leader发送请求
3.Leader收到后开始投票，并通知Follwer投票
4.Follwer将投票结果发送给Leader
5.Leader需要汇总结果后再写入时，在开始写入的同时将写入操作通知Leader，commit；
6.Follwer向客户端返回请求结果
• Follower主要有四个功能。
对Leader的请求(PING消息、请求消息、ACK消息、REVALIDATE消息)；
接收和处理Leader消息
接收客户端请求，如果是写入请求，则发送给Leader进行投票
返回客户端结果。
• Follower消息吉鲁组处理来自Leader的消息，例如：
• 1 .PING消息：
2 .专业消息：由Leader发起的提案，要求Follower进行投票
• 3 .COMMIT消息：服务器端最新建议的信息
• 4 .UPTODATE消息：指示同步完成；
5.REVALIDATE消息：根据Leader的REVALIDATE结果，关闭要REVALIDATE的session，还是允许接受消息；
同步消息将同步结果返回给客户端。 此消息首先由客户端启动，用于强制获取最新更新。
5、Zookeeper leader 选举
p> • 半数通过– 3台机器 挂一台 2>3/2
– 4台机器 挂2台 2！>4/2
• A提案说，我要选自己，B你同意吗？C你同意吗？B说，我同意选A；C说，我同意选A。(注意，这里超过半数了，其实在现实世界选举已经成功了。
但是计算机世界是很严格，另外要理解算法，要继续模拟下去。)
• 接着B提案说，我要选自己，A你同意吗；A说，我已经超半数同意当选，你的提案无效；C说，A已经超半数同意当选，B提案无效。
• 接着C提案说，我要选自己，A你同意吗；A说，我已经超半数同意当选，你的提案无效；B说，A已经超半数同意当选，C的提案无效。
• 选举已经产生了Leader，后面的都是follower，只能服从Leader的命令。而且这里还有个小细节，就是其实谁先启动谁当头。
6、zxid
• znode节点的状态信息中包含czxid, 那么什么是zxid呢?
• ZooKeeper状态的每一次改变, 都对应着一个递增的Transaction id, 该id称为zxid. 由于zxid的递增性质, 如果zxid1小于zxid2, 那么zxid1肯定先于zxid2发生.
创建任意节点, 或者更新任意节点的数据, 或者删除任意节点, 都会导致Zookeeper状态发生改变, 从而导致zxid的值增加.
7、Zookeeper工作原理
» Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式和广播模式。
当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数server的完成了和leader的状态同步以后，恢复模式就结束了。
状态同步保证了leader和server具有相同的系统状态
» 一旦leader已经和多数的follower进行了状态同步后，他就可以开始广播消息了，即进入广播状态。这时候当一个server加入zookeeper服务中，它会在恢复模式下启动，
发现leader，并和leader进行状态同步。待到同步结束，它也参与消息广播。Zookeeper服务一直维持在Broadcast状态，直到leader崩溃了或者leader失去了大部分
的followers支持。
» 广播模式需要保证proposal被按顺序处理，因此zk采用了递增的事务id号(zxid)来保证。所有的提议(proposal)都在被提出的时候加上了zxid。
实现中zxid是一个64为的数字，它高32位是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch。低32位是个递增计数。
» 当leader崩溃或者leader失去大多数的follower，这时候zk进入恢复模式，恢复模式需要重新选举出一个新的leader，让所有的server都恢复到一个正确的状态。
» 每个Server启动以后都询问其它的Server它要投票给谁。
» 对于其他server的询问，server每次根据自己的状态都回复自己推荐的leader的id和上一次处理事务的zxid（系统启动时每个server都会推荐自己）
» 收到所有Server回复以后，就计算出zxid最大的哪个Server，并将这个Server相关信息设置成下一次要投票的Server。
» 计算这过程中获得票数最多的的sever为获胜者，如果获胜者的票数超过半数，则改server被选为leader。否则，继续这个过程，直到leader被选举出来
» leader就会开始等待server连接
» Follower连接leader，将最大的zxid发送给leader
» Leader根据follower的zxid确定同步点
» 完成同步后通知follower 已经成为uptodate状态
» Follower收到uptodate消息后，又可以重新接受client的请求进行服务了
8、数据一致性与paxos 算法
• 据说Paxos算法的难理解与算法的知名度一样令人敬仰，所以我们先看如何保持数据的一致性，这里有个原则就是：
• 在一个分布式数据库系统中，如果各节点的初始状态一致，每个节点都执行相同的操作序列，那么他们最后能得到一个一致的状态。
• Paxos算法解决的什么问题呢，解决的就是保证每个节点执行相同的操作序列。好吧，这还不简单，master维护一个
全局写队列，所有写操作都必须 放入这个队列编号，那么无论我们写多少个节点，只要写操作是按编号来的，就能保证一
致性。没错，就是这样，可是如果master挂了呢。
• Paxos算法通过投票来对写操作进行全局编号，同一时刻，只有一个写操作被批准，同时并发的写操作要去争取选票，
只有获得过半数选票的写操作才会被 批准（所以永远只会有一个写操作得到批准），其他的写操作竞争失败只好再发起一
轮投票，就这样，在日复一日年复一年的投票中，所有写操作都被严格编号排 序。编号严格递增，当一个节点接受了一个
编号为100的写操作，之后又接受到编号为99的写操作（因为网络延迟等很多不可预见原因），它马上能意识到自己 数据
不一致了，自动停止对外服务并重启同步过程。任何一个节点挂掉都不会影响整个集群的数据一致性（总2n+1台，除非挂掉大于n台）。
总结
• Zookeeper 作为 Hadoop 项目中的一个子项目，是 Hadoop 集群管理的一个必不可少的模块，它主要用来控制集群中的数据，
如它管理 Hadoop 集群中的 NameNode，还有 Hbase 中 Master Election、Server 之间状态同步等。
关于Paxos算法可以查看文章 Zookeeper全解析——Paxos作为灵魂
推荐书籍：《从Paxos到Zookeeper分布式一致性原理与实践》
9、Observer
• Zookeeper需保证高可用和强一致性；
• 为了支持更多的客户端，需要增加更多Server；
• Server增多，投票阶段延迟增大，影响性能；
• 权衡伸缩性和高吞吐率，引入Observer
• Observer不参与投票；
• Observers接受客户端的连接，并将写请求转发给leader节点；
• 加入更多Observer节点，提高伸缩性，同时不影响吞吐率
10、 为什么zookeeper集群的数目，一般为奇数个？
•Leader选举算法采用了Paxos协议；
•Paxos核心思想：当多数Server写成功，则任务数据写成功如果有3个Server，则两个写成功即可；如果有4或5个Server，则三个写成功即可。
•Server数目一般为奇数（3、5、7）如果有3个Server，则最多允许1个Server挂掉；如果有4个Server，则同样最多允许1个Server挂掉由此，
我们看出3台服务器和4台服务器的的容灾能力是一样的，所以为了节省服务器资源，一般我们采用奇数个数，作为服务器部署个数。
11、Zookeeper 的数据模型
» 层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范
» 每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识
» 节点Znode可以包含数据和子节点，但是EPHEMERAL类型的节点不能有子节点
» Znode中的数据可以有多个版本，比如某一个路径下存有多个数据版本，那么查询这个路径下的数据就需要带上版本
» 客户端应用可以在节点上设置监视器
» 节点不支持部分读写，而是一次性完整读写
12、Zookeeper 的节点
» Znode有两种类型，短暂的（ephemeral）和持久的（persistent）
» Znode的类型在创建时确定并且之后不能再修改
» 短暂znode的客户端会话结束时，zookeeper会将该短暂znode删除，短暂znode不可以有子节点
» 持久znode不依赖于客户端会话，只有当客户端明确要删除该持久znode时才会被删除
» Znode有四种形式的目录节点
» PERSISTENT（持久的）
» EPHEMERAL(暂时的)
» PERSISTENT_SEQUENTIAL（持久化顺序编号目录节点）
» EPHEMERAL_SEQUENTIAL（暂时化顺序编号目录节点）