ZooKeeper架构&CAP理论

Posted 2022-01-02 dghr

Zookeeper架构

ZooKeeper是一种高性能，可扩展的服务，虽然读取速度比写入快，但是读取和写入操作都设计的极为快速，这样做的原因是在读取的情况下，ZooKeeper可能会提供较旧的数据
为分布式应用提供高效、高可用的分布式协调服务，提供了诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知和分布式锁等分布式基础服务
Zab协议是Zookeeper保证数据一致性的核心算法，Zab借鉴了Paxos算法，但又不像Paxos那样，是一种通用的分布式一致性算法，基于该协议，zk实现了一种主备模型（即Leader和Follower模型），保证了事务的最终一致性
数据一致性是靠Paxos算法保证的 Paxos可以说是分布式一致性算法的鼻祖 是ZooKeeper的基础
1，首先客户端所有的写请求都由一个Leader接收，而其余的都是Follower(从者)
2，Leader 负责将一个客户端事务请求，转换成一个 事务Proposal，并将该 Proposal 分发给集群中所有的 Follower(备份) ，也就是向所有 Follower 节点发送数据广播请求（或数据复制）记住这里发送给的不光是数据本身，还有其他的，相当于包装
3，分发之后Leader需要等待所有Follower的反馈（Ack请求），在Zab协议中，只要超过半数的Follower进行了正确的反馈后（也就是收到半数以上的Follower的Ack请求），那么 Leader 就会再次向所有的 Follower发送 Commit 消息，要求其将上一个 事务proposal 进行提交。

CAP理论

在理论计算机科学中，CAP定理（CAP theorem），又被称作布鲁尔定理（Brewer’s theorem），它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点：
一致性（Consistence) （等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）
可用性（Availability）（每次请求都能获取到非错的响应——但是不保证获取的数据为最新数据）
分区容错性（Network partitioning）（以实际效果而言，分区相当于对通信的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性，就意味着发生了分区的情况，必须就当前操作在C和A之间做出选择。）
根据定理，分布式系统只能满足三项中的两项而不可能满足全部三项。理解CAP理论的最简单方式是想象两个节点分处分区两侧。允许至少一个节点更新状态会导致数据不一致，即丧失了C性质。如果为了保证数据一致性，将分区一侧的节点设置为不可用，那么又丧失了A性质。除非两个节点可以互相通信，才能既保证C又保证A，这又会导致丧失P性质。

对于zookeeper来说，它实现了A可用性、P分区容错性、C中的写入强一致性，丧失的是C中的读取一致性。
如果客户端A将znode / a的值从0设置为1，则告诉客户端B读取/ a，则客户端B可以读取旧值0，这取决于它连接到的服务器。如果客户端A和客户端B读取相同的值很重要，则客户端B应该在执行读取之前从ZooKeeper API方法调用sync()方法。

原文参考：https://www.icode9.com/content-4-1124915.html