Zookeeper处理并发请求的核心机制
Zookeeper作为分布式协调服务，通过架构设计与并发控制策略的结合，有效应对高并发场景。其核心机制包括以下几部分：
1. 领导者-追随者模型（Leader-Follower Model）
Zookeeper集群采用主从架构：
- Leader节点：唯一负责处理所有写操作（如创建/修改/删除znode），并将写请求通过原子广播协议（ZAB）同步到集群中的其他节点；
- Follower节点：处理读操作（如获取znode数据），并参与Leader选举（当Leader故障时）；
- Observer节点（可选）：仅处理读请求，不参与写操作或Leader选举，用于扩展集群的读性能，进一步提升并发处理能力。
这种分工明确的结构，将读写压力分散到不同节点，避免单节点成为瓶颈。
2. 原子广播协议（ZAB协议）
ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）是Zookeeper的核心共识协议，确保集群中所有节点的数据一致性。其工作流程分为两个阶段：
- 恢复模式：Leader选举完成后，Leader向所有Follower发送历史事务日志，直到Follower追上Leader的状态；
- 广播模式：Leader将新的写请求封装为Proposal（提案），发送给所有Follower，当超过半数节点（Quorum）确认后，Leader提交该Proposal，完成写操作。
ZAB协议的原子性（所有节点要么全部提交，要么全部回滚）和顺序性（请求按全局顺序执行），保证了高并发下的数据一致性。
3. 乐观锁机制（版本号控制）
Zookeeper通过版本号实现乐观锁，解决并发写冲突：
- 每个znode都有一个version字段，记录数据的版本号；
- 当客户端发起写操作（如
setData）时，需携带当前znode的版本号；
- Zookeeper服务器会校验版本号：若客户端携带的版本号与服务器当前版本号一致，则更新数据并将版本号+1；若不一致，则拒绝写操作，客户端需重新获取最新数据后重试。
这种机制避免了悲观锁的加锁开销，提升了并发写性能。
4. 监听机制（Watcher）
Zookeeper支持事件监听，客户端可对znode设置监听器（如NodeCreated、NodeDataChanged、NodeDeleted），当znode状态变化时，Zookeeper会异步通知所有订阅的客户端。这种机制实现了高效的并发数据更新通知，避免了客户端轮询的开销，提升了系统的响应速度。
5. 分布式锁实现
Zookeeper通过临时顺序节点和Watcher机制实现分布式锁，解决分布式环境下的资源竞争问题：
- 锁获取：客户端在锁根路径下创建临时顺序节点（如
/locks/resource1/lock-0000000001），并获取该路径下所有子节点的排序列表；若当前节点是最小节点，则成功获取锁；否则，监听前一个顺序节点的删除事件；
- 锁释放：客户端主动删除临时节点，或会话超时（默认20秒）导致临时节点自动删除；后续等待节点收到通知后，重复锁获取流程。
临时节点的特性保证了锁的自动释放（客户端故障时，临时节点会被删除），Watcher机制实现了高效的通知，避免了死锁和轮询的开销。
6. 性能优化措施
为了提升高并发下的处理能力，Zookeeper采用以下优化策略：
- 读写分离：Follower节点处理读请求，Leader节点处理写请求，减轻Leader的压力；
- 客户端缓存：客户端缓存znode的最新数据和版本号，减少不必要的请求；
- 异步处理：支持异步API调用（如
asyncCreate、asyncGetData），客户端无需等待响应，提升吞吐量；
- 配置优化：调整
tickTime（心跳间隔）、initLimit（Leader与Follower初始化同步超时）、syncLimit（Leader与Follower数据同步超时）、maxClientCnxns（单个客户端的最大连接数）等参数，适配高并发场景。