Zookeeper与Paxos

Zookeeper

分布式一致性

1.顺序一致性：从同一个客户端发起的事务请求，最终将会严格地按照其发起顺序被应用到Zookeeper中去。

2.原子性：整个集群要么都成功应用了某个事务，要么都没有应用。

3.单一视图：无论客户端连接的是啊个Zookeeper服务器，其看到的服务端数据模型都是一致的。

4.可靠性：一旦服务端成功地应用了一个事务，并完成对客户端的响应，那么该事务所引起的服务端状态变更将会一直被保留，除非有另一个事务对其进行了变更。

5.实时性：Zookeeper保证在一定的时间段内，客户端最终一定能够从服务端上读取到最新的数据状态。

ZAB协议

Zookeeper Atomic Broadcast，Zookeeper原子消息广播协议，是Zookeeper为其数据一致性的核心算法。ZAB包括两种基本的模式：崩溃恢复和消息广播。

（1）消息广播

ZAB协议的消息广播过程使用原子广播协议，类似于一个二阶段提交过程，针对客户端的事务请求，Leader服务器会为其生成对应的事务Proposal，并将其发送给集群中其余所有的机器，然后再分别收集各自的选票，最后进行事务提交。

ZAB协议可以在过半的Follower服务器已经反馈Ack之后就开始提交事务Proposal，而不需要等待集群中所有的Follower服务器都反馈响应，但是，在这种简单化的二队段提交模型下，无法处理Leader服务器崩溃退出而带来的数据不一致问题。因此ZAB采用了崩溃恢复模式来解决此问题。

（2）崩溃恢复

在ZAB协议中，为了保证程序的正确运行，整个恢复过程结束后需要选举出一个新的Leader服务器，因此需要一个高效且可靠的Leader选举算法。

ZAB与Paxos

相同点：

（1）都存在一个类似于Leader进程的角色，由其负责协议多个Follower进程运行。

（2）Leader进程都会等待超过半数的Follower做出正确的反馈后，才会将一个提议进行提交。

（3）在ZAB协议中，每个Proposal中都包含了一个epoch值，用来代表当前的Leader周期，在Paxos算法中，同样存在这样的一个标识，名字为Ballot。

不同点：

（1）Paxos算法中，新选举产生的主进程会进行两阶段的工作，第一阶段称为读阶段，新的主进程和其它进程通信来收集主进程提出的提议，并将它们提交。第二阶段称为写阶段，当前主进程开始提出自己的提议。

（2）ZAB协议是Paxos基础上添加了同步阶段，此时，新的Leader会确保存在过半的Follower已经提交了之前的Leader周期中的所有事务Proposal。

（3）ZAB协议主要用于构建一个高可用的分布式数据主备系统，而Paxos算法则用于构建一个分布式的一致性状机系统。