分布式锁服务ZooKeeper

ZooKeeper的安装和配置：

下载ZooKeeper

解压：tar -xzvf zookeeper-3.4.3.tar.gz

在conf目录下创建一个配置文件zoo.cfg，tickTime=2000
dataDir=/opt/zookeeper/data
dataLogDir=/opt/zookeeper/dataLog clientPort=2181

启动ZooKeeper的Server：sh bin/zkServer.sh start, 如果想要关闭，输入：zkServer.sh stop

创建myid文件，server1机器的内容为：1，server2机器的内容为：2，server3机器的内容为：3

在conf目录下创建一个配置文件zoo.cfg，tickTime=2000
dataDir=/opt/zookeeper/data
dataLogDir=/opt/zookeeper/dataLog

clientPort=2181

initLimit=5

syncLimit=2

server.1=server1:2888:3888

server.2=server2:2888:3888

server.3=server3:2888:3888

ZooKeeper的角色：

领导者（leader），负责进行投票的发起和决议，更新系统状态

学习者（learner），包括跟随者（follower）和观察者（observer），follower用于接受客户端请求并想客户端返回结果，在选主过程中参与投票

Observer可以接受客户端连接，将写请求转发给leader，但observer不参加投票过程，只同步leader的状态，observer的目的是为了扩展系统，提高读取速度

客户端（client），请求发起方



ZooKeeper的工作原理：

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。

leader选举

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。





Zookeeper