zookeeper 系列之 1——zookeeper基本概念

        最近一段时间在学习dubbo+zookeeper，demo做完之后，感到dubbo过于“轻量级”，几乎没有代码的侵入，只是spring的xml配置文件中注入了一下，因此打算更加深入的去学习dubbo和zookeeper。

        dubbo，好歹也是中国出土的，官网全中文，看起来非常省力气，花了周六一天的时间将官网看了一遍，对dubbo的宏观概念就差不多了，虽说公司并未使用dubbo进行开发，经过官网的学习，对理论有了较深入的了解之后，相信后面进入dubbo的开发也会非常顺利。

        下面就是zookeeper的学习了。zookeeper相对dubbo来讲，更底层一些，买了一本《从paxos到zookeeper分布式一致性原理与实践》，从头到尾比较精读了一下。嗯，虽说很多人会鄙视我这种读书的方式，无奈个人比较笨，只能用笨方法，呵呵。读的过程中最大的难点在于 paxos算法，作者基本上照着原论文翻译，但仍然难以理解，对照着英文的原论文，对该算法仍不敢说理解透彻。有个视频讲解了一些paxos算法，个人感觉比较清晰，地址如下。

http://www.tudou.com/programs/view/L8zg7KsWaxk/?FR=LIAN

         经历了paxos的磨练之后就真正进入到zookeeper的世界了。然而，zookeeper并不是采用paxos算法实现的，而是基于该算法的启发，采用ZAB协议完成的。且zookeeper的目的是提供一个分布式数据一致性的解决方案，paxos则是用于构建一个分布式的一致性状态机系统。

        ZAB协议与paxos算法的联系：

        两者都存在一个类似于Leader的进程角色，用于负责协调多个follower进程的运行；  Leader进程都会等待超过半数的Follower做出正确的反馈后，才会将一个提案进行提交； ZAB协议中，每个proposal都包含一个epoch值，用来代表当前Leader周期，Paxos算法中，存在类似的标识，名字叫做Ballot。

zookeeper的基本概念由以下几个方面：

1、集群角色：也就是Leader、Follower、Observer。

                Leader：事务请求的唯一调度和处理者，保证集群事务处理的顺序性；集群内部各服务器的调度者。

                Follower：处理客户端非事务请求，转发事务请求给Leader服务器； 参与事务请求Proposal的投票； 参与Leader的选举投票。

                Observer：3.3.0版本开始引入。与Follower工作原理基本一致，对于非事务请求，可以进行独立的处理，对于事务请求，则会转发给Leader服务器。区别是Observer不参与任何形式的投票。

2、会话（Session）：session指的是客户端会话。

                一个客户端启动的时候会首先与服务器建立一个TCP长连接，从第一次建立长连接开始，客户端session生命周期也就开始了。在sessionTimout规定的时间内能够重新连接上集群中的任意一台服务器，该session仍然有效。

3、数据节点：节点分为两类：构成集群的机器、数据模型中的数据单元

               zookeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是一棵树 ZNode Tree，结构与unix的文件系统类似。数据节点分为持久节点、持久顺序节点、临时节点、临时顺序节点几种类型。临时节点的生命周期与客户端的session绑定，当session失效，该节点即被移除。

              每个数据节点ZNode，zookeeper都会为其维护一个stat数据结构，维护了id、time、version等信息

4、版本：上文中提到的ZNode的stat数据结构中维护的version信息，记录了ZNode的三个数据版本，分别是version（当前ZNode版本）、cversion（当前ZNode子节点的版本）和aversion（当前ZNode的ACL版本）。这些版本信息保证分布式数据原子性操作。

5、Watcher：事件监听，在指定节点上注册watcher，并且在一些特定事件触发的时候，zookeeper服务器端会将事件通知到订阅的客户端，该机制是zookeeper实现分布式协调服务的重要性。

6、ACL：Zookeeper的采用的ACL策略进行权限控制，类似于Unix文件系统的权限控制

             create：创建子节点

             read：获取节点数据和子节点列表

             write：更新节点数据

             delete：上传子节点

            admiin：设置节点ACL权限

以上六点为zookeeper的基本概念，也是zookeeper的核心内容。zookeeper的各个特性都是由这几点构成。

个人认为zookeeper的最核心之处在于leader选举和数据节点的管理以及watcher机制。zookeeper的各种应用场景，也大多是对数据节点的操作以及对数据节点watcher订阅完成的。

作者初学zookeeper，文中不足之处以及错误之处，敬请读者指正批评。