ZooKeeper的十二连问

喜欢ヅ旅行 2022-08-28 07:47 207阅读 0赞

### 1. 面试官：工作中使用过Zookeeper嘛？你知道它是什么，有什么用途呢？    ###

*  有使用过的，使用ZooKeeper作为**「dubbo的注册中心」**，使用ZooKeeper实现**「分布式锁」**。
 *  ZooKeeper，它是一个开放源码的**「分布式协调服务」**，它是一个集群的管理者，它将简单易用的接口提供给用户。
 *  可以基于Zookeeper 实现诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、Master 选举、分布式锁和分布式队列**「等功能」**。
 *  Zookeeper的**「用途」**：命名服务、配置管理、集群管理、分布式锁、队列管理

用途跟功能不是一个意思咩？给我一个眼神，让我自己体会

### 2. 面试官：说下什么是命名服务，什么是配置管理，又什么是集群管理吧 ###

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![1a4678641732bcd87a34358143720c3e.png][]

### 3. 面试官：你提到了znode节点，那你知道znode有几种类型呢？zookeeper的数据模型是怎样的呢？ ###

#### zookeeper的数据模型 ####

ZooKeeper的视图数据结构，很像Unix文件系统，也是树状的，这样可以确定每个路径都是唯一的。zookeeper的节点统一叫做**「znode」**，它是可以通过**「路径来标识」**，结构图如下：

![e01d479c597801bf088d28d859b2b429.png][]

#### znode的4种类型 ####

根据节点的生命周期，znode可以分为4种类型，分别是持久节点（PERSISTENT）、持久顺序节点（PERSISTENT\_SEQUENTIAL）、临时节点（EPHEMERAL）、临时顺序节点（EPHEMERAL\_SEQUENTIAL）

![dde6874462bd2841c5aa915df48c06a2.png][]

![c544572d6742dccce55ce19aa73c40cc.png][]

### 4、面试官：你知道znode节点里面存储的是什么吗？每个节点的数据最大不能超过多少呢？ ###

#### znode节点里面存储的是什么？ ####

Znode数据节点的代码如下

public class DataNode implements Record {
        byte data[];                    
        Long acl;                       
        public StatPersisted stat;       
        private Set<String> children = null; 
    }

哈哈，Znode包含了**「存储数据、访问权限、子节点引用、节点状态信息」**，如图：

![b36c62ff2c6591673a4d1b8194fb9b52.png][]

![eb3c5a17d6cf2adf044fe8ff3d60812a.png][]

### 5、面试官：你知道znode节点上的监听机制嘛？讲下Zookeeper watch机制吧。 ###

![0253c7da99cc437edb2b2aeb0abd80b9.png][]

#### Watcher监听机制的工作原理 ####

![8dfdbf1e1878e295889eb1d6d56e103b.png][]

![84e2e3f193d52812c0d54908d8e74ad8.png][]

### 6、面试官：你对Zookeeper的数据结构都有一定了解，那你讲下Zookeeper的特性吧 ###

![9aea658694efa80f784e7be3e2d789cf.png][]

### 7、面试官：你刚提到顺序一致性，那zookeeper是如何保证事务的顺序一致性的呢？ ###

![ed36f6891f1ce12bf76d322b1e15126e.png][]

ZXID的生成规则如下：

![619d52d455449cb150c22273c69dbc30.png][]

ZXID有两部分组成：

*  任期：完成本次选举后，直到下次选举前，由同一Leader负责协调写入；
 *  事务计数器：单调递增，每生效一次写入，计数器加一。

> ❝
> 
> ZXID的低32位是计数器，所以同一任期内，ZXID是连续的，每个结点又都保存着自身最新生效的ZXID，通过对比新提案的ZXID与自身最新ZXID是否相差“1”，来保证事务严格按照顺序生效的。
> 
> ❞

### 8、面试官：你提到了Leader，你知道Zookeeper的服务器有几种角色嘛？Zookeeper下Server工作状态又有几种呢？ ###

![a6e957fec2d7963ce1d5c9f72f1aa3b6.png][]

![b21c70f64ea71638958a5abd1f5d9080.png][]

*  1.LOOKING：寻找Leader状态。当服务器处于该状态时，它会认为当前集群中没有 Leader，因此需要进入 Leader 选举状态。
 *  2.FOLLOWING：跟随者状态。表明当前服务器角色是Follower。
 *  3.LEADING：领导者状态。表明当前服务器角色是Leader。
 *  4.OBSERVING：观察者状态。表明当前服务器角色是Observer。

### 9、面试官：你说到服务器角色是基于ZooKeeper集群的，那你画一下ZooKeeper集群部署图吧？ZooKeeper是如何保证主从节点数据一致性的呢？ ###

#### ZooKeeper集群部署图 ####

![4503c774acf10c5b8bc5e9169e730dec.png][]ZooKeeper集群是一主多从的结构：

*  如果是写入数据，先写入主服务器（主节点），再通知从服务器。
 *  如果是读取数据，既读主服务器的，也可以读从服务器的。
    
    ![6f517c39a4284c25d2f29ff56da148ae.png][]

### 10、面试官：Leader挂了，进入崩溃恢复，是如何选举Leader的呢？你讲一下ZooKeeper选举机制吧 ###

![f7960e7d54b170448d8e87d28ec19241.png][]

#### 服务器启动的Leader选举 ####

zookeeper集群初始化阶段，服务器（myid=1-5）**「依次」**启动，开始zookeeper选举Leader~![fca61157c41831355683964edde45aed.png][]

*  服务器1（myid=1）启动，当前只有一台服务器，无法完成Leader选举
 *  服务器2（myid=2）启动，此时两台服务器能够相互通讯，开始进入Leader选举阶段

![a8454b68046e9f24d3b563f409401a16.png][]

![170a28ed14f5795099dbc238f958f2fc.png][]

![80a360e34ff983a662a8f1594ea94565.png][]

*  投票结束，服务器3当选为Leader

![bffe887e805972ea27a25b61781317ed.png][]

![45529ec0a1acf5708f59fdd215862830.png][]

### 11、面试官：你前面提到在项目中使用过Zookeeper的分布式锁，讲一下zk分布式锁的实现原理吧？ ###

Zookeeper就是使用临时顺序节点特性实现分布式锁的。

*  获取锁过程 （创建临时节点，检查序号最小）
 *  释放锁 （删除临时节点，监听通知）

#### 获取锁过程 ####

*  当第一个客户端请求过来时，Zookeeper客户端会创建一个持久节点/locks。如果它（Client1）想获得锁，需要在locks节点下创建一个顺序节点lock1.如图![bd304aac66880fdf9192a1153e25ad24.png][]
 *  接着，客户端Client1会查找locks下面的所有临时顺序子节点，判断自己的节点lock1是不是排序最小的那一个，如果是，则成功获得锁。![1cde5a5b3ef89f0c55a89927fef5327d.png][]
 *  这时候如果又来一个客户端client2前来尝试获得锁，它会在locks下再创建一个临时节点lock2![f2ac33289d00b6d76caefad2ac4168e9.png][]
 *  客户端client2一样也会查找locks下面的所有临时顺序子节点，判断自己的节点lock2是不是最小的，此时，发现lock1才是最小的，于是获取锁失败。获取锁失败，它是不会甘心的，client2向它排序靠前的节点lock1注册Watcher事件，用来监听lock1是否存在，也就是说client2抢锁失败进入等待状态。![9d000c1f0318ae2a82d977d4688007c4.png][]
 *  此时，如果再来一个客户端Client3来尝试获取锁，它会在locks下再创建一个临时节点lock3![ca3bf2cee0a2703fe37fa41fd020cf96.png][]
 *  同样的，client3一样也会查找locks下面的所有临时顺序子节点，判断自己的节点lock3是不是最小的，发现自己不是最小的，就获取锁失败。它也是不会甘心的，它会向在它前面的节点lock2注册Watcher事件，以监听lock2节点是否存在。![5f08766aa3fa3688a6a1b1b6d03f3f00.png][]

#### 释放锁 ####

我们再来看看释放锁的流程，zookeeper的**「客户端业务完成或者故障」**，都会删除临时节点，释放锁。如果是任务完成，Client1会显式调用删除lock1的指令![aba4bbb1785a14ab0b66f48de2b58f54.png][]如果是客户端故障了，根据临时节点得特性，lock1是会自动删除的![ffc300f92f98f7d3b8f2947a9417b9d9.png][]lock1节点被删除后，Client2可开心了，因为它一直监听着lock1。lock1节点删除，Client2立刻收到通知，也会查找locks下面的所有临时顺序子节点，发下lock2是最小，就获得锁。![96a7e657df7d75cd38d810212eb36623.png][]

同理，Client2获得锁之后，Client3也对它虎视眈眈，啊哈哈~

### 12. 面试官：好的，最后一道题，你说说dubbo和Zookeeper的关系吧，为什么选择Zookeeper作为注册中心？ ###

![f407901c36fb697d4d5c16a513eebf6f.png][]

若有收获，请记得三连发，**分享**，**点赞**，**在看**

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