中间件ZooKeeper（分布式服务框架）

1、简介       

         Zookeeper是为分布式应用提供一致性服务的软件，是一个开源的分布式协调服务，是开源的hadoop项目的一个子项目，可以提供配置信息管理、命名、分布式同步、集群管理、数据库切换等服务。它不适合用来存储大量信息，可以用来存储一些配置、发布与订阅等少量信息。Hadoop、Storm、消息中间件、RPC服务框架、分布式数据库同步系统，这些都是Zookeeper的应用场景。

      zookeeper可以充当一个服务注册表（Service Registry），让多个服务提供者形成一个集群，让服务消费者通过服务注册表获取具体的服务访问地址（ip+端口）去访问具体的服务提供者。

      官方：ZooKeeper是一个开源的的分布式服务框架，它是Apache Hadoop项目的一个子项目，主要用来解决分布式应用场景中存在的一些问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置管理等，它支持Standalone模式和分布式模式，在分布式模式下，能够为分布式应用提供高性能和可靠地协调服务，而且使用ZooKeeper可以大大简化分布式协调服务的实现，为开发分布式应用极大地降低了成本。

        Zookeeper 作为一个分布式的服务框架，主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题，它能提供基于类似于文件系统的目录节点树方式的数据存储，但是 Zookeeper 并不是用来专门存储数据的，它的作用主要是用来维护和监控你存储的数据的状态变化。通过监控这些数据状态的变化，从而可以达到基于数据的集群管理。

        ZooKeeper的目标是封装好易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。

       Zookeeper是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，负责存储和管理相关数据，接收观察者的注册。一旦这些数据的状态发生变化，zookeeper就负责通知那些已经在zookeeper集群进行注册并关心这些状态发生变化的观察者，以便观察者执行相关操作。

2、Zookeeper的3种角色：

1）Leader   2）Follower   3）Observer

一个 ZooKeeper 集群同一时刻只会有一个 Leader，其他都是 Follower 或 Observer。

3、节点读写服务分工：

 1）ZooKeeper 集群的所有机器通过一个 Leader 选举过程来选定一台被称为Leader

   的机器，Leader服务器为客户端提供读和写服务。

2）Follower 和 Observer 都能提供读服务，不能提供写服务。两者唯一的区别在于，

     Observer机器不参与 Leader 选举过程，也不参与写操作的『过半写成功』策略，因此 Observer 可以在不影响写性能的情况下提升集群的读性能。

     ZooKeeper 对外的服务端口默认是2181。

4、zookeeper的结构其实就是一个树形结构，leader就相当于其中的根结点，其它节点就相当于follow节点，每个节点都保留自己的内容。

Zookeeper集群中节点个数一般为奇数个（>=3），若集群中Master挂掉，剩余节点个数在半数以上时，就可以推举新的主节点，继续对外提供服务。

客户端发起事务请求，事务请求的结果在整个Zookeeper集群中所有机器上的应用情况是一致的。不会出现集群中部分机器应用了该事务，而存在另外一部分集群中机器没有应用该事务的情况。在Zookeeper集群中的任何一台机器，其看到的服务器的数据模型是一致的。Zookeeper能够保证客户端请求的顺序，每个请求分配一个全局唯一的递增编号，用来反映事务操作的先后顺序。Zookeeper将全量数据保存在内存中，并直接服务于所有的非事务请求，在以读操作为主的场景中性能非常突出。

Zookeeper使用的数据结构为树形结构，根节点为"/"。Zookeeper集群中的节点，根据其身份特性分为leader、follower、observer。leader负责客户端writer类型的请求；follower负责客户端reader类型的请求，并参与leader选举；observer是特殊的follower，可以接收客户端reader请求，但是不会参与选举，可以用来扩容系统支撑能力，提高读取速度。

5、Zookeeper使用的是ZAB原子消息广播协议，节点之间的一致性算法为Paxos，能够保障分布式环境中数据的一致性。分布式场景下高可用是Zookeeper的特性，可以采用第三方客户端的实现，即Curator框架。

6、Zookeeper集群管理

集群管理：是否有机器退出和加入、选举master。

对于第一点，所有机器约定在父目录GroupMembers下创建临时目录节点，然后监听父目录节点的子节点变化消息。一旦有机器挂掉，该机器与 zookeeper的连接断开，其所创建的临时目录节点被删除，所有其他机器都收到通知：某个兄弟目录被删除。

新机器加入也是类似，所有机器收到通知：新兄弟目录加入，highcount又有了，对于第二点，我们稍微改变一下，所有机器创建临时顺序编号目录节点，每次选取编号最小的机器作为master就好。

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（选主）和广播模式（同步）。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。

       Zookeeper 从设计模式角度来看，是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper 就将负责通知已经在 Zookeeper 上注册的那些观察者做出相应的反应，从而实现集群中类似 Master/Slave 管理模式，

new ZooKeeper(String connectString, int sessionTimeout, Watcher watcher);getData(String path, Watcher watcher, Stat stat);