本文接“上文”繼續講解zookeeper相關的技術點，所以序號接上文。
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11.分散式與資料複製
Zookeeper作為一個叢集提供一致的資料服務，自然，它要在所有機器間做資料複製。資料複製的好處：
（1）、容錯：
一個節點出錯，不致於讓整個系統停止工作，別的節點可以接管它的工作；
（2）、提高系統的擴充套件能力：
把負載分佈到多個節點上，或者增加節點來提高系統的負載能力；
（3）、提高效能：
讓客戶端本地訪問就近的節點，提高使用者訪問速度。
從客戶端讀寫訪問的透明度來看，資料複製集群系統分下面兩種：
（1）、寫主(WriteMaster) ：
對資料的修改提交給指定的節點。讀無此限制，可以讀取任何一個節點。這種情況下客戶端需要對讀與寫進行區別，俗稱讀寫分離；
（2）、寫任意(Write Any)：
對資料的修改可提交給任意的節點，跟讀一樣。這種情況下，客戶端對叢集節點的角色與變化透明。
對zookeeper來說，它採用的方式是寫任意。透過增加機器，它的讀吞吐能力和響應能力擴充套件性非常好，而寫，隨著機器的增多吞吐能力肯定下降（這也是它建立observer的原因），而響應能力則取決於具體實現方式，是延遲複製保持最終一致性，還是立即複製快速響應。
12.Zookeeper角色描述
13.Zookeeper與客戶端
14.Zookeeper設計目的
（1）.最終一致性：
client不論連線到哪個Server，展示給它都是同一個檢視，這是zookeeper最重要的效能。
（2）.可靠性：
具有簡單、健壯、良好的效能，如果訊息被到一臺伺服器接受，那麼它將被所有的伺服器接受。
（3）.實時性：
Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔範圍內獲得伺服器的更新資訊，或者伺服器失效的資訊。但由於網路延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到剛更新的資料，如果需要最新資料，應該在讀資料之前呼叫sync（）介面。
（4）.等待無關（wait-free）：
慢的或者失效的client不得干預快速的client的請求，使得每個client都能有效的等待。
（5）.原子性：
更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態。
（6）.順序性：
包括全域性有序和偏序兩種：全域性有序是指如果在一臺伺服器上訊息a在訊息b前釋出，則在所有Server上訊息a都將在訊息b前被髮布；偏序是指如果一個訊息b在訊息a後被同一個傳送者釋出，a必將排在b前面。
15.Zookeeper工作原理
Zookeeper 的核心是原子廣播，這個機制保證了各個Server之間的同步。實現這個機制的協議叫做Zab協議。Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式（選主）和廣播模式（同步）。當服務啟動或者在領導者崩潰後，Zab就進入了恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和 leader的狀態同步以後，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具有相同的系統狀態。
為了保證事務的順序一致性，zookeeper採用了遞增的事務id號（zxid）來標識事務。所有的提議（proposal）都在被提出的時候加上了zxid。實現中zxid是一個64位的數字，它高32位是epoch用來標識leader關係是否改變，每次一個leader被選出來，它都會有一個新的epoch，標識當前屬於那個leader的統治時期。低32位用於遞增計數。
16.Zookeeper下Server工作狀態
每個Server在工作過程中有三種狀態：
LOOKING：
當前Server不知道leader是誰，正在搜尋
LEADING：
當前Server即為選舉出來的leader
FOLLOWING：
leader已經選舉出來，當前Server與之同步
17.Zookeeper選主流程baiscpaxos
當leader崩潰或者leader失去大多數的follower，這時候zk進入恢復模式，恢復模式需要重新選舉出一個新的leader，讓所有的Server都恢復到一個正確的狀態。Zk的選舉演算法有兩種：一種是基於basic paxos實現的，另外一種是基於fast paxos演算法實現的。系統預設的選舉演算法為fast paxos。
（1）。選舉執行緒由當前Server發起選舉的執行緒擔任，其主要功能是對投票結果進行統計，並選出推薦的Server；
（2）。選舉執行緒首先向所有Server發起一次詢問（包括自己）；
（3）。選舉執行緒收到回覆後，驗證是否是自己發起的詢問（驗證zxid是否一致），然後獲取對方的id（myid），並存儲到當前詢問物件列表中，最後獲取對方提議的leader相關資訊（id，zxid），並將這些資訊儲存到當次選舉的投票記錄表中；
（4）。收到所有Server回覆以後，就計算出zxid最大的那個Server，並將這個Server相關資訊設定成下一次要投票的Server；
（5）。執行緒將當前zxid最大的Server設定為當前Server要推薦的Leader，如果此時獲勝的Server獲得n/2 + 1的Server票數，設定當前推薦的leader為獲勝的Server，將根據獲勝的Server相關資訊設定自己的狀態，否則，繼續這個過程，直到leader被選舉出來。 透過流程分析我們可以得出：要使Leader獲得多數Server的支援，則Server總數必須是奇數2n+1，且存活的Server的數目不得少於n+1。 每個Server啟動後都會重複以上流程。在恢復模式下，如果是剛從崩潰狀態恢復的或者剛啟動的server還會從磁碟快照中恢復資料和會話資訊，zk會記錄事務日誌並定期進行快照，方便在恢復時進行狀態恢復。選主的具體流程圖所示：
18.Zookeeeper選主流程fastpaxos
fast paxos流程是在選舉過程中，某Server首先向所有Server提議自己要成為leader，當其它Server收到提議以後，解決epoch和 zxid的衝突，並接受對方的提議，然後向對方傳送接受提議完成的訊息，重複這個流程，最後一定能選舉出Leader。
19.Zookeeper同步流程
選完Leader以後，zk就進入狀態同步過程。
（1）。 Leader等待server連線；
（2） 。Follower連線leader，將最大的zxid傳送給leader；
（3） 。Leader根據follower的zxid確定同步點；
（4） 。完成同步後通知follower 已經成為uptodate狀態；
（5） 。Follower收到uptodate訊息後，又可以重新接受client的請求進行服務了。
20.Zookeeper工作流程-Leader
（1） 。恢復資料；
（2） 。維持與Learner的心跳，接收Learner請求並判斷Learner的請求訊息型別；
（3） 。Learner的訊息型別主要有PING訊息、REQUEST訊息、ACK訊息、REVALIDATE訊息，根據不同的訊息型別，進行不同的處理。
PING 訊息是指Learner的心跳資訊；
REQUEST訊息是Follower傳送的提議資訊，包括寫請求及同步請求；
ACK訊息是 Follower的對提議的回覆，超過半數的Follower透過，則commit該提議；
REVALIDATE訊息是用來延長SESSION有效時間。
21.Zookeeper工作流程-Follower
Follower主要有四個功能：
（1）。向Leader傳送請求（PING訊息、REQUEST訊息、ACK訊息、REVALIDATE訊息）；
（2）。接收Leader訊息並進行處理；
（3）。接收Client的請求，如果為寫請求，傳送給Leader進行投票；
（4）。返回Client結果。
Follower的訊息迴圈處理如下幾種來自Leader的訊息：
（1）。PING訊息： 心跳訊息；
（2） 。PROPOSAL訊息：Leader發起的提案，要求Follower投票；
（3） 。COMMIT訊息：伺服器端最新一次提案的資訊；
（4）。UPTODATE訊息：表明同步完成；
（5） 。REVALIDATE訊息：根據Leader的REVALIDATE結果，關閉待revalidate的session還是允許其接受訊息；
（6）。SYNC訊息：返回SYNC結果到客戶端，這個訊息最初由客戶端發起，用來強制得到最新的更新。
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