**# 1.zookeeper**
它是一個分布式開源的應用程序協調服務，它是集群的管理者，監視著集群中各個節點的狀態，根據節點提交的反饋進行下一步合理操作，最終將簡單易用的接口和性能高效，功能穩定的系統提供給用戶
它提供了文件系統，通知機制
**# 2.文件系統（znode)**
每個子目錄項如 NameService 都被稱作為znode，和文件系統一樣，我們能夠自由的增加、刪除znode，在一個znode下增加、刪除子znode，唯一的不同在于znode是可以存儲數據的。
有四種類型的znode：
<1>、PERSISTENT-持久化目錄節點
客戶端與zookeeper斷開連接后，該節點依舊存在
<2>、PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化順序編號目錄節點
客戶端與zookeeper斷開連接后，該節點依舊存在，只是Zookeeper給該節點名稱進行順序編號
<3>、EPHEMERAL-臨時目錄節點
客戶端與zookeeper斷開連接后，該節點被刪除
<4>、EPHEMERAL_SEQUENTIAL-臨時順序編號目錄節點
客戶端與zookeeper斷開連接后，該節點被刪除，只是Zookeeper給該節點名稱進行順序編號
**# 3.Zookeeper通知機制**
客戶端注冊監聽它關心的目錄節點，當目錄節點發生變化（數據改變、被刪除、子目錄節點增加刪除）時，zookeeper會通知客戶端。
**# 4.Zookeeper做了什么？**
1.命名服務 2.配置管理 3.集群管理 4.分布式鎖 5.隊列管理
**# 5.分布式與數據復制 **
Zookeeper作為一個集群提供一致的數據服務，自然，它要在所有機器間做數據復制。數據復制的好處：
<1>、容錯：一個節點出錯，不致于讓整個系統停止工作，別的節點可以接管它的工作；
<2>、提高系統的擴展能力 ：把負載分布到多個節點上，或者增加節點來提高系統的負載能力；
<3>、提高性能：讓客戶端本地訪問就近的節點，提高用戶訪問速度。
**#
6.從客戶端讀寫訪問的透明度來看，數據復制集群系統分下面兩種：**
<1>、寫主(WriteMaster) ：對數據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)：對數據的修改可提交給任意的節點，跟讀一樣。這種情況下，客戶端對集群節點的角色與變化透明。
對zookeeper來說，它采用的方式是寫任意。通過增加機器，它的讀吞吐能力和響應能力擴展性非常好，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），而響應能力則取決于具體實現方式，是延遲復制保持最終一致性，還是立即復制快速響應。
**# 7.角色和描述**
角色：領導者（Leader) 描述：領導者負責進行投票的發起和決議，更新系統狀態
角色：學習者（Learner) ---又分為 跟隨者：（Follower) 和 觀察者： （obServer)
---跟隨者：用于接收客戶請求并向客戶端返回結果，在選主過程中參與投票。
---觀察者：可以接收客戶端連接，將請求轉發給領導者節點，但是它不參加投票的過程，只是同步領導者的狀態，它的目的是為了擴展系統，提高讀取速度。
角色：客戶端 （Client) 描述：請求發起方
**# 8.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后，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的狀態同步以后，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采用了遞增的事務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關系是否改變，每次一個leader被選出來，它都會有一個新的epoch，標識當前屬于那個leader的統治時期。低32位用于遞增計數。
**#
9.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
**# 10.Zookeeper選主流程(basic paxos)**
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的選舉算法有兩種：一種是基于basic paxos實現的，另外一種是基于fast paxos算法實現的。系統默認的選舉算法為fast paxos。
<1>. 選舉線程由當前Server發起選舉的線程擔任，其主要功能是對投票結果進行統計，并選出推薦的Server；
<2>. 選舉線程首先向所有Server發起一次詢問(包括自己)；
<3>. 選舉線程收到回復后，驗證是否是自己發起的詢問(驗證zxid是否一致)，然后獲取對方的id(myid)，并存儲到當前詢問對象列表中，最后獲取對方提議的leader相關信息(id,zxid)，并將這些信息存儲到當次選舉的投票記錄表中；
<4>. 收到所有Server回復以后，就計算出zxid最大的那個Server，并將這個Server相關信息設置成下一次要投票的Server；
<5>. 線程將當前zxid最大的Server設置為當前Server要推薦的Leader，如果此時獲勝的Server獲得n/2 + 1的Server票數，設置當前推薦的leader為獲勝的Server，將根據獲勝的Server相關信息設置自己的狀態，否則，繼續這個過程，直到leader被選舉出來。 通過流程分析我們可以得出：要使Leader獲得多數Server的支持，則Server總數必須是奇數2n+1，且存活的Server的數目不得少于n+1. 每個Server啟動后都會重復以上流程。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還會從磁盤快照中恢復數據和會話信息，zk會記錄事務日志并定期進行快照，方便在恢復時進行狀態恢復。
**# 11.Zookeeper同步流程**
選完Leader以后，zk就進入狀態同步過程。
<1>. Leader等待server連接；
<2>. Follower連接leader，將最大的zxid發送給leader；
<3>. Leader根據follower的zxid確定同步點；
<4>. 完成同步后通知follower 已經成為uptodate狀態；
<5>. Follower收到uptodate消息后，又可以重新接受client的請求進行服務了。
**# 12.Zookeeper工作流程-Leader**
<1> .恢復數據；
<2> .維持與Learner的心跳，接收Learner請求并判斷Learner的請求消息類型；
<3> .Learner的消息類型主要有PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息，根據不同的消息類型，進行不同的處理。
PING 消息是指Learner的心跳信息；
REQUEST消息是Follower發送的提議信息，包括寫請求及同步請求；
ACK消息是 Follower的對提議的回復，超過半數的Follower通過，則commit該提議；
REVALIDATE消息是用來延長SESSION有效時間。
**# 13.Zookeeper工作流程-Follower**
Follower主要有四個功能：
<1>. 向Leader發送請求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）；
<2>. 接收Leader消息并進行處理；
<3>. 接收Client的請求，如果為寫請求，發送給Leader進行投票；
<4>. 返回Client結果。
**# 14.返回Client結果。**
Follower的消息循環處理如下幾種來自Leader的消息：
<1> .PING消息： 心跳消息；
<2> .PROPOSAL消息：Leader發起的提案，要求Follower投票；
<3> .COMMIT消息：服務器端最新一次提案的信息；
<4> .UPTODATE消息：表明同步完成；
<5> .REVALIDATE消息：根據Leader的REVALIDATE結果，關閉待revalidate的session還是允許其接受消息；
<6> .SYNC消息：返回SYNC結果到客戶端，這個消息最初由客戶端發起，用來強制得到最新的更新。
