28道ZooKeeper面试题

ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务，它用于维护配置信息、提供分布式锁和同步服务、以及命名服务等。它被设计为易于编程，并且被用于构建分布式系统中，是处理分布式协同工作的关键组件。 ZooKeeper的核心特性包括顺序一致性、原子性、单一视图、可靠性和实时性（最终一致性）。它支持有序的更新，所有的更新都是全局有序的，并且有一个唯一的ID，称为zxid（Zookeeper TransactionId）。此外，ZooKeeper提供了一个文件系统样的节点命名空间，这些节点被称为znode，其中可以存储数据。每个znode都可以设置关联的数据，这是与文件系统的不同之处，因为文件系统中目录节点是不可以存放数据的。ZooKeeper为了保证高吞吐量和低延迟，在内存中维护了这种树状结构。 ZooKeeper使用了ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议来实现崩溃恢复和消息广播。ZAB协议包括两种模式：崩溃恢复和消息广播。当集群启动或Leader服务器宕机、重启或者由于网络问题导致集群中过半的服务器无法和Leader服务器保持通信时，集群会进入崩溃恢复模式，先选举新的Leader服务器，然后Follower服务器与新的Leader服务器进行数据同步。数据同步完成后，集群退出恢复模式，进入消息广播模式，开始处理客户端的事务请求。 ZooKeeper中的znode节点有四种类型： 1. PERSISTENT-持久节点，除非手动删除，否则节点会一直存在ZooKeeper上。 2. EPHEMERAL-临时节点，其生命周期与客户端会话绑定，客户端会话失效后，由它创建的所有临时节点都会被移除。 3. PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久顺序节点，具有持久节点特性，同时增加了顺序属性。 4. EPHEMERAL_SEQUENTIAL-临时顺序节点，具有临时节点特性，并且增加了顺序属性。 ZooKeeper的Watcher机制是一种数据变更通知机制，它允许客户端注册一个Watcher，用来监听znode上的数据变更事件。一旦被监听的znode发生了数据变更，客户端注册的Watcher就会被触发。客户端注册的Watcher在服务端处理，并且客户端会被异步通知。但这种通知不是永久的，因为网络状况或客户端与服务端的通信问题都可能导致Watcher通知的丢失。 ZooKeeper使用ACL（Access Control List）权限控制机制来控制节点的访问权限，保证数据的安全性。此外，它还有Chroot特性，客户端可以设置一个环境根节点，从而将自身在ZooKeeper中的操作限制在这个环境根节点以下。 在会话管理方面，ZooKeeper负责监控集群中各个节点的状态，根据节点提交的反馈进行下一步合理操作。ZooKeeper集群中的服务器有特定的角色，比如Leader、Follower和Observer。其中，Leader服务器负责处理写请求并同步状态，Follower服务器参与数据同步和请求转发。集群中的Server工作状态包括Looking（寻找Leader）、Leading（担任Leader）、Following（担任Follower）等。 ZooKeeper的部署模式主要有单机模式、伪集群模式和完全集群模式。集群最少需要三台机器来保证数据的一致性和高可用性，并且支持动态添加机器来扩展集群规模。在ZooKeeper集群中，节点宕机的处理涉及到选举机制和数据同步。ZooKeeper的负载均衡与nginx负载均衡的区别在于ZooKeeper主要处理的是分布式系统的协调问题，而nginx更多是处理网络请求的负载均衡。 ZooKeeper的Java客户端包括Curator Framework、ZooKeeper Java API等。与ZooKeeper相比较的chubby是由Google提供的一个分布式锁服务，它有类似的用途但设计上有所不同。ZooKeeper的一些常用命令包括create、get、set、delete、ls等，用于节点的创建、读取、更新和删除。 在分布式系统中，ZooKeeper可以用于实现多种应用场景，如配置管理、分布式锁、分布式队列、Master选举等。配置管理允许应用程序在运行时获取和订阅配置的变更；分布式锁提供了一种机制，使得分布式系统中的进程可以同步访问共享资源；而分布式队列可以用来实现负载均衡和任务调度等。 总结来说，ZooKeeper在分布式系统中的作用是协调集群中的节点，保证数据的一致性，并提供简洁的API接口供应用程序使用。通过ZooKeeper的多种特性和机制，开发者可以更容易地构建可靠的分布式应用。