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本章介绍分布式架构的底层技术。主要说明面试过程中可能被问到的技术点。
Zookeeper 分布式
Zookeeper是一个分布式的、开源的分布式应用程序协调服务。它是集群的管理者，监视着集群中各个节点的状态，并根据节点提交的反馈进行下一步合理的操作。
对于客户端的读操作，可以被集群中任意一台机器处理。如果读请求在节点上注册了监听器，这个监听器也是由所连接的机器来执行
对于客户端的写操作，这些请求会同时发给其他的zookeeper机器并达成一致后，请求才会返回成功
因此，随着集群机器的增多，读请求的吞吐会提高，而写请求的吞吐会下降
有序性是Zookeeper的另一个特点，所有的更新操作都是全局有序的；每个更新都有唯一的时间戳，称为zxid（Zookeeper Transaction Id）；而读请求只会相对于更新有序，也就是读请求的返回结果中会带有这个zookeeper的最新zxid
文件系统 和 通知机制
Zookeeper提供了一个多层级的节点命名空间（节点称为znode）
与文件系统不同的是，它的每个节点都可以设置关联数据，而文件系统只有文件节点可以存放数据而目录节点不行
Zookeeper为了保证高吞吐和低延迟，在内存中维护了这个树状的目录结构，所以它不能存放大量的数据，每个节点的存放数据上限是1M
PERSISTENT，持久化目录节点：客户端与Zookeeper断开连接后，该节点依旧存在PERSISTENT_SEQUENTIAL，持久化顺序编号目录节点：客户端与Zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号EPHEMERAL，临时目录节点：客户端与Zookeeper断开连接后，该节点被删除EPHEMERAL_SEQUENTIAL，临时顺序编号目录节点：客户端与Zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号客户端注册监听它关心的目录节点，会对该znode建立一个watcher事件，当该znode发生变化（数据删除、被删除、子目录节点增加删除等）时，Zookeeper会通知客户端
命名服务是指通过指定的名字来获取资源或服务的地址，即利用Zookeeper创建一个全局的路径，也就是唯一的路径，这个路径可以作为一个名字，指向集群中的机器、提供服务的地址、一个远程对象等
程序分布式的部署在不同的机器上，将程序的配置信息放在zookeeper的znode下，当配置发生变化时，也就是znode发生变化时，利用watcher通知各个客户端，从而更改配置
所谓集群管理无非两点，是否有机器退出或加入、选举master
第一点，所有机器约定在父目录下创建临时目录节点，然后监听父目录节点的子节点变化信息；如果有机器挂了，该机器就会与Zookeeper断开连接，其创建的临时目录就会删除，此时就会通知所有机器，有个兄弟机器挂了；同理，机器加入也是一样
第二点，所有机器创建临时顺序编号目录节点，每次都选取编号最小的机器作为master
有了Zookeeper的一致性文件系统，锁变得简单。锁服务可以分为两类：保持独占，控制时序
对于保持独占，我们将znode看作一把锁，通过createznode的方式来实现；所有客户端都去创建/distribute_lock节点，最终成功创建的那个客户端也就获取了这把锁，用完删掉/distribute_lock节点，即可释放锁
对于控制时序，/distribute_lock已经预先存在，所有客户端在它下面创建临时顺序编号目录节点，和选举master一样，编号最小的获得锁，用完删除自己的临时顺序编号目录节点
在分布式锁的场景下，会提前在Zookeeper中创建一个持久节点ParentLocker（名字叫什么都可以）
当客户端要获取锁时，需要在ParentLocker下创建一个临时顺序编号节点Locker-n，首先，查找ParentLocker下的所有临时子节点并排序，并且判断自己创建的Locker-n是不是顺序编号最小的，如果是，则临时节点Locker-n创建成功，也就是获取锁成功；如果不是最小的，此时找到排序仅比自己靠前的节点，向其注册监听Watcher，监听其是否存在（exist），也就是该客户端获取锁失败，进入等待；当前一个节点被删除时，客户端会收到通知，然后再次判断自己是不是最小的，如果是则获取锁成功，如果不是，则再重复以上步骤
Zookeeper的核心是原子广播，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，恢复模式（选主）和广播模式（同步）。当服务启动或者领导者崩溃后，Zab进入恢复模式；当选举了新的领导者，并且大多数Server和leader的状态同步完成之后，恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和server之间有相同的系统状态
采用递增的事务ID：zxid来标识，所有的proposal（提议）都会加上zxid。zxid是64位的数字，高32位是epoch，用来标识leader是否发生变化，如果是新选举的leader，则epoch会递增；低32位是递增计数的。当有新的proposal提出时，首先向其他server发出事务执行请求，如果有超过半数的机器都能执行且能够执行成功，然后才会开始执行
当leader崩溃或失去大多数follower，这时会进入恢复模式。选举算法有两种：一种是基于basic paxos实现的，一种是基于fast paxos实现的，默认是fast paxos。
basic paxos算法
a) 每个Server上的选举线程由当前Server发起选举的线程担任，主要职责是对各个投票结果进行统计，选举 出新的leader
b) 选举线程向所有Server发起一次询问（包括自己）
c) 选举线程收到回复后，验证是否是自己发出的询问（验证zxid是否一致），然后获取对方的myid，将之存储到当前询问的对象列表中，最后获取对方提议的leader相关信息（myid，zxid），存储到当次选举的投票记录中
d) 收到所有的Server回复后，计算出zxid最大的Server，然后统计它的票数，如果它获得了n/2+1的Server票数，则设置为新的leader。否则，重新再次选举
通过该选举流程可以得出，要使leader获得多数Server的支持，Server的总数必须是奇数2n+1，且存活的Server数目不得少于n+1
fast paxos算法
在选举时，首先向所有Server提议自己要成为leader，当其他Server收到提议后，会进行PK（zxid大myid大的获胜），并回复同意还是拒绝，重复这个流程，就会选择出一个新的leader
选完leader后，进入同步流程
zk的负载均衡可以调控，nginx只能调权重，其他的都要自己写插件，但是nginx的吞吐量比zk大得多
一个watch事件是一个一次性的触发器，当被设置了watch的数据发生了变化时，服务器会将这个变化发送给设置了watch的客户端
public Zookeeper(String connStr, int sessionTimeout, Watcher watcher)），服务器端只是存储了是否设置了watch的布尔变量免责声明：本站发布的内容（图片、视频和文字）以原创、转载和分享为主，文章观点不代表本网站立场，如果涉及侵权请联系站长邮箱：is@yisu.com进行举报，并提供相关证据，一经查实，将立刻删除涉嫌侵权内容。