如题所述
Zookeeper的概述与基础概念
Zookeeper是用于提供高效、可靠的分布式协调服务的工业解决方案，主要应用于大型分布式系统。它通过ZAB协议实现了一种主备模式的架构以保持数据一致性，无需直接采用Paxos算法。
Zookeeper提供了一套高性能、高可用且具有严格顺序访问控制能力的分布式协调服务。其服务包括统一命名服务、配置管理和分布式锁等。用于解决分布式数据一致性问题，Zookeeper采用了ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）协议。Zookeeper作为Google Chubby的开源实现，具有高可用性和数据一致性，广泛应用于负载均衡、命名服务、分布式锁、集群管理和master选举等场景。
Zookeeper可以确保以下一致性要求：
1. 顺序一致性：同一客户端发起的事务请求按照发起顺序应用至ZooKeeper中。
2. 原子性：所有事务请求在集群中所有机器上应用状态一致，要么全部成功，要么全部失败。
3. 单一视图：客户端无论连接哪个服务器，都看到相同的服务端数据模型。
4. 可靠性：事务成功应用后，其引起的服务端状态变更保持不变，除非有其他事务变更。
5. 实时性：客户端最终能够读取到事务变更后的最新数据状态，但不保证即时性。
Zookeeper集群角色包括Leader、Follower和Observer。Leader处理数据更新，Follower和Observer提供读服务，但Follower不参与Leader选举和写操作的“过半写成功”策略。集群数量通常为奇数，以确保容灾能力。
Zookeeper的基本架构包括：每个Server在内存中存储数据；启动时选举Leader；Leader处理数据更新；更新成功需大多数Server内存中成功修改。每个znode有生命周期，类型分为持久、临时或顺序。
Zookeeper数据模型采用层次化目录结构，类似Unix文件系统路径。节点特性包括生命周期、类型（持久、临时或顺序）和状态信息，如创建时间、修改时间、版本等。
Zookeeper通过Watcher机制实现分布式通知，允许客户端注册监听事件，当服务端事件触发时，客户端接收到通知。Watcher机制提供了一种异步获取数据的机制。
ACL机制保障数据安全，用于控制资源访问权限，包括读写权限、创建、删除节点等。Zookeeper中的ACL由scheme、id和permission三部分组成，分别表示授权策略、用户和权限。
在内存模型中，Zookeeper将数据存储在内存数据库中，包括树结构的所有节点、数据、ACL信息，同时定时将数据存储到磁盘上。数据树(DataTree)是核心，存储所有节点路径、数据、状态等，DataNode是最小存储单元，包含节点数据、ACL、父节点和子节点列表。
Zookeeper数据持久化通过事务日志和数据快照实现，事务日志记录操作，数据快照记录全量数据内容。Zookeeper通过过半随机策略决定何时进行数据快照，以避免集群性能影响。在服务器启动时，从磁盘加载快照文件恢复数据。
Zookeeper之所以成为经典的分布式服务框架，主要得益于其高性能、高可用性和确保数据一致性的能力。在后续文章中，我们将详细解释其底层一致性协议——ZAB协议。
Zookeeper是用于提供高效、可靠的分布式协调服务的工业解决方案，主要应用于大型分布式系统。它通过ZAB协议实现了一种主备模式的架构以保持数据一致性，无需直接采用Paxos算法。
Zookeeper提供了一套高性能、高可用且具有严格顺序访问控制能力的分布式协调服务。其服务包括统一命名服务、配置管理和分布式锁等。用于解决分布式数据一致性问题，Zookeeper采用了ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）协议。Zookeeper作为Google Chubby的开源实现，具有高可用性和数据一致性，广泛应用于负载均衡、命名服务、分布式锁、集群管理和master选举等场景。
Zookeeper可以确保以下一致性要求：
1. 顺序一致性：同一客户端发起的事务请求按照发起顺序应用至ZooKeeper中。
2. 原子性：所有事务请求在集群中所有机器上应用状态一致，要么全部成功，要么全部失败。
3. 单一视图：客户端无论连接哪个服务器，都看到相同的服务端数据模型。
4. 可靠性：事务成功应用后，其引起的服务端状态变更保持不变，除非有其他事务变更。
5. 实时性：客户端最终能够读取到事务变更后的最新数据状态，但不保证即时性。
Zookeeper集群角色包括Leader、Follower和Observer。Leader处理数据更新，Follower和Observer提供读服务，但Follower不参与Leader选举和写操作的“过半写成功”策略。集群数量通常为奇数，以确保容灾能力。
Zookeeper的基本架构包括：每个Server在内存中存储数据；启动时选举Leader；Leader处理数据更新；更新成功需大多数Server内存中成功修改。每个znode有生命周期，类型分为持久、临时或顺序。
Zookeeper数据模型采用层次化目录结构，类似Unix文件系统路径。节点特性包括生命周期、类型（持久、临时或顺序）和状态信息，如创建时间、修改时间、版本等。
Zookeeper通过Watcher机制实现分布式通知，允许客户端注册监听事件，当服务端事件触发时，客户端接收到通知。Watcher机制提供了一种异步获取数据的机制。
ACL机制保障数据安全，用于控制资源访问权限，包括读写权限、创建、删除节点等。Zookeeper中的ACL由scheme、id和permission三部分组成，分别表示授权策略、用户和权限。
在内存模型中，Zookeeper将数据存储在内存数据库中，包括树结构的所有节点、数据、ACL信息，同时定时将数据存储到磁盘上。数据树(DataTree)是核心，存储所有节点路径、数据、状态等，DataNode是最小存储单元，包含节点数据、ACL、父节点和子节点列表。
Zookeeper数据持久化通过事务日志和数据快照实现，事务日志记录操作，数据快照记录全量数据内容。Zookeeper通过过半随机策略决定何时进行数据快照，以避免集群性能影响。在服务器启动时，从磁盘加载快照文件恢复数据。
Zookeeper之所以成为经典的分布式服务框架，主要得益于其高性能、高可用性和确保数据一致性的能力。在后续文章中，我们将详细解释其底层一致性协议——ZAB协议。
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