Zookeeper总结与面试题汇总

1. Zk 的数据结构是树，同样数据结构的还有 linux 文件系统和 hdfs 文件系统。
2. 基于 Zookeeper 实现分布式锁

基于 zookeeper 实现分布式锁的方案，由于zookeeper 有以下特点:

• 1.维护了一个有层次的数据节点，类似文件系统（因为Zookeeper本身是树结构）。
• 2.有以下数据节点：临时节点、永久节点、临时有序节点（分布式锁是基于该类型节点）、持久有序节点。
• 3.Zookeeper 可以和 client 通过心跳的机制保持长连接，如果客户端连接zookeeper 创建了一个临时节点，那么这个客户端与断开连接后会自动删除（心跳机制创建的节点都是临时节点）。
• 4.zookeeper 的节点上可以注册用户事件（监听事件），如果节点数据删除或者更新都可以触发自定义的监听事件。
• 5.zookeeper 保持数据的全局一致性，也叫统一视图，各服务对于状态信息获取满足一致性。
  在每一个节点下面创建节点时，可以选择创建类型时有序（ephemeral_sequential persisitent_sequential）,那么在新节点的后面就会加上一个次序编号，这个次序编号，是上一个生成的次序编号加 1.

问题来了：讲一下如何用 zookeeper 实现分布式锁？

三个步骤：加锁 -》 获取锁-》 释放锁

(1) 主要基于半数机制：集群中半数以上的机器存活，就认为集群可用，所以 Zk 适合装在奇数台机器上，Zk选举最少需要三台机器，最少需要两台运行良好的机器，这样三台哪怕挂掉一台机器，也能选出leader。

(2)哪些情况下需要进行选举？并描述选举过程
<1> 服务器初始化启动时，需要选取 leader
<2> 服务器运行期间无法和leader 保持连接
对于情况一：这里以一个简单的例子说明整个选举流程，假设五台服务器组成 Zk 集群，他们的 id 为 1 ~ 5 ,它们都是最新启动的，没有什么历史数据，假设这些服务器依次启动：
开始：

a. 服务器 1 启动，发起一次选举，投自己一票，此时服务器 1 票数 为1，不够半数 3 以上，选举无法完成，服务器 1 保持 为Looking (它的票可以在接下来的轮次中可以投给别人)

b. 服务器 2 启动，再发起一次选举， 服务器 1 投自己， 服务器 2 投自己，二者交换投票选票信息，此时服务器 1 发现 服务器 2 的 id 比自己大，所以改投给服务器 2 ，此时 服务器1为 0 票，服务器 2 为 2 票，但是不大于半数，所以，leader 没被选出来， 服务器 1 ， 2 保持为 Looking 状态

c. 服务器 3 启动，发起一轮投票，此时 服务器 1 ，2 都改投服务器 3 ,服务器 3 为 3票，超过 半数，所以 服务器3 成为leader ,服务器 1，2 的状态更改为 Folowing, 服务器 3 更改为 Leading .

d.服务器 4 启动，发起投票，此时 1 2 3 已经不在时 Looking 状态，不会更改投票信息，交换投票信息后，服务器少数服从多数，改投 3 ，并更改状态为 Following

e. 服务器 5 启动，和 4 一样，少数服从多数。
leader 的选举保证了集群全局数据一致性。
（3）基于它的集群管理？zookeeper的注册（watch）机制和轮询机制的使用场景？
描述一下 Zk 的 注册（watch）机制：基于 Zk 上创建的节点，可以对这些节点绑定监听事件，比如监听节点的数据变更、节点删除、子节点状态变更等事件，通过这个事件机制，可以基于Zookeeper 实现分布式锁、集群管理如 集群节点的动态上下线检测、统一命名服务、统一配置管理、转负载均衡。

这里以服务器的动态上下线为例：


6. zk 的监听原理（画图解释）
   
   <1>首先得有一个 main() 线程.
   <2>创建一个Zookeeper 客户端，这个客户端对象就会创建两个线程，一个负责网络通信（connect）,一个负责监听（listener）.
   <3>通过 connect 将注册的监听事件发送给 Zookeeper.
   <4> 在 Zookeeper 的监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。
   <5>Zookeeper 监听到了有数据或者路径发生变化，就会将这个消息发送给listener.
   <6> listener 线程内部就会调用 process() 方法。
   扩展：常见的监听有两种，一种是数据的变化，一种是节点增减的变化。

<1> 部署方式有两种：单机模式，集群模式
<2>角色： follower 和 leader
<3>最少需要三台机器，至少两台正常工作

ls、ls2、create、delete、get、set

主要有 bin 目录：存放可执行文件、conf：存放配置文件、contrib:存放扩展包、lib:存放 jar 包，src:存放源码

数据存储可分为：1.内存存储 2.磁盘存储
Zk 的数据模型是树结构，在内存数据库中，存储了整棵树的内容，包括 所有的节点路径、节点数据、ACL(权限信息)、Zookeeper 会定时把这个数据存储在从磁盘上。

• 数据同步过程：
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  1. 数据同步是发生在整个集群 leader 选举之后的进行的，此时leader 是集群中数据最完整最新的节点。
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  2. 由于所有的 znode 节点变更都要经过leader,leader 会为所有的follower 和 observer 创建 learnhandler 线程用于接收数据同步的请求。
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  3. 当follower 和 observer 接收到 leader 发送的消息后，比较 zxid 的大小，如果zxid 小于 leader 的zxid ,则把节点最大的 zxid 发送给 leader, leader 会将大于该 zxid 的所有数据都同步到 follower ，完成同步后，通知该 follower 进入 update状态，follower 接收到 update 的信息后，就可接收 client 的请求了。
• 写数据流程