ZooKeeper面试解析：CAP、BASE理论与核心特性

"ZooKeeper 是一个开源的分布式协同服务系统，常用于实现分布式环境中的数据一致性。这个文档包含了40道与ZooKeeper相关的面试题及其答案，涵盖了CAP理论、BASE理论以及ZooKeeper的功能、特性、数据模型等方面。" ZooKeeper是Apache软件基金会的项目，它提供了一个高度可靠的分布式协调服务。这个系统的设计灵感来源于分布式计算领域的CAP理论和BASE理论。 **CAP理论**指出，在分布式系统中，不能同时保证一致性（C）、可用性（A）和分区容错性（P）。ZooKeeper在设计时就选择了CP，即在面临网络分区的情况下，牺牲可用性以保证数据的一致性。这意味着当网络分割导致部分节点无法通信时，ZooKeeper可能会选择挂起服务，直到一致性得以恢复。 **BASE理论**是分布式系统中的一种妥协策略，它包括基本可用、软状态和最终一致性。在面对系统故障时，ZooKeeper允许部分服务降级，确保系统的整体可用性，同时允许数据在不同节点间存在一定时间的不一致，但最终会达到一致性状态。 **ZooKeeper的主要功能**包括数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、主节点选举、分布式锁以及分布式队列。这些功能使得ZooKeeper成为构建分布式应用的关键组件。 **ZooKeeper的数据模型**是一个树形结构，由ZNode组成，每个ZNode都可以存储数据。ZNode具有版本号，可以追踪数据的变化。这种模型类似于文件系统，但ZNode不能直接在目录下存储数据，只能存储在叶子节点上。此外，ZNode的数据都存储在内存中，以提高读写性能。 **ZooKeeper的分布式一致性特性**包括： 1. **顺序一致性**：客户端看到的更新操作顺序与它们实际发生的顺序一致。 2. **原子性**：所有操作要么成功，要么失败，不存在部分完成的状态。 3. **单一视图**：无论客户端连接到哪个服务器，看到的服务状态都是一致的。 4. **可靠性**：一旦一个更新操作被应用，它将永久保存，除非有明确的删除操作。 5. **实时性**：系统尽可能快地反映最新的状态，但不保证绝对实时。 ZooKeeper通过**zxid（事务ID）**来确定更新请求的顺序，每个更新都会被分配一个全局唯一的递增编号，以此来追踪事务操作的顺序。 至于为何叫ZooKeeper，这个名称源自于其最初的研发背景。在雅虎研究院，为了避免延续以动物名字命名项目的传统，他们决定将项目称为“动物园管理员”，因为这个系统就像一个管理整个分布式动物园的看护者，负责维护所有分布式服务的秩序。