Zookeeper分布式协调服务详解：ZAB协议与集群角色

"分布式协调服务Zookeeper的ZAB协议与应用实践" Zookeeper是一个高性能的分布式协调服务，它主要用于解决分布式环境下的数据一致性问题。Zookeeper的核心特性是其原子广播协议——ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast），这个协议是专门为Zookeeper设计的，支持崩溃恢复并确保数据的一致性。与Paxos算法相比，Zookeeper并未完全采用Paxos，而是发展出了自己的ZAB协议，以适应分布式系统的需求。 Zookeeper提供了丰富的客户端库Curator，它封装了一系列的分布式应用场景，如： 1. **Curator Recipes**: 包含了如`curator-recipies`这样的模块，为开发者提供了方便的API，用于实现如master/leader选举、分布式锁（包括读锁和写锁）、分布式队列等功能。 2. **Master/Leader选举**: 可以通过`LeaderLatch`或`LeaderSelector`来实现。每个应用创建一个临时有序节点，通过比较节点序号来确定具有优先权的领导者。 3. **分布式锁**: Zookeeper的分布式锁机制能够确保在分布式环境中，同一时刻只有一个客户端能获取锁，从而实现互斥访问资源。 4. **分布式队列**: Zookeeper可以用来构建FIFO（先进先出）队列，确保消息的顺序处理。 在Zookeeper的集群中，有三种角色： - **Leader**: 集群的核心，负责调度和处理所有事务请求，保证集群内事务处理的顺序性，并对follower和observer进行调度。 - **Follower**: 处理非事务请求，转发事务请求给Leader，参与提议投票和选举投票。 - **Observer**: 观察并同步集群状态，不参与事务处理，但可以提高非事务处理能力。添加observer不会影响事务处理能力，反而能提升集群性能。 Zookeeper集群通常由2n+1台服务器构成，以保证即使有n台服务器故障，集群仍然能够正常运行。选举过程涉及多种算法，如`leaderElection`、`AuthFastLeaderElection`、`FastLeaderElection`等。在选举过程中，每个服务器都有可能成为候选人，通过交换(myid, zxid, epoch)信息进行投票，最终选择zxid最大且epoch最新的服务器作为新的Leader。 源码学习可以从Apache官方GitHub仓库（https://github.com/apache/zookeeper.git）获取，开发环境需要JDK 1.7以上、Ant以及IDEA。选举过程中的状态包括LOOKING（寻找Leader）、FOLLOWING（跟随Leader）、OBSERVING（观察状态）和LEADING（领导状态）。初始启动时，所有服务器状态为LOOKING，经过多轮投票和有效性判断，最终达成一致，选出Leader。 Zookeeper通过ZAB协议和其提供的客户端库，为分布式系统提供了强大的协调能力，确保了在大规模分布式环境下的数据一致性与服务稳定性。