ZAB協(xié)議

• ZAB協(xié)議是為分布式協(xié)調(diào)服務(wù)Zookeeper專門設(shè)計(jì)的一種支持崩潰恢復(fù)的原子廣播協(xié)議，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)一致性
• 所有客戶端的請(qǐng)求都是寫入到Leader進(jìn)程中，然后，由Leader同步到其他節(jié)點(diǎn)，稱為Follower。在集群數(shù)據(jù)同步的過(guò)程中，如果出現(xiàn)Follower節(jié)點(diǎn)崩潰或者Leader進(jìn)程崩潰時(shí)，都會(huì)通過(guò)Zab協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)一致性

ZAB協(xié)議的兩種模式

ZAB協(xié)議包括兩種基本的模式：消息廣播和崩潰恢復(fù)

消息廣播：

1. 集群中所有的事務(wù)請(qǐng)求都由Leader節(jié)點(diǎn)來(lái)處理，其他服務(wù)器為Follower，Leader將客戶端的事務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為事務(wù)Proposal，并且將Proposal分發(fā)給集群中其他所有的Follower。
2. 完成廣播之后，Leader等待Follwer反饋，當(dāng)有過(guò)半數(shù)的Follower反饋信息后，Leader將再次向集群內(nèi)Follower廣播Commit信息，Commit信息就是確認(rèn)將之前的Proposal提交。
3. Leader節(jié)點(diǎn)的寫入是一個(gè)兩步操作，第一步是廣播事務(wù)操作，第二步是廣播提交操作，其中過(guò)半數(shù)指的是反饋的節(jié)點(diǎn)數(shù)>=N/2+1，N是全部的Follower節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

崩潰恢復(fù)

• 初始化集群，剛剛啟動(dòng)的時(shí)候
• Leader崩潰，因?yàn)楣收襄礄C(jī)的時(shí)候
• Leader失去了半數(shù)的機(jī)器支持，與集群中超過(guò)一半的節(jié)點(diǎn)斷連的時(shí)候

此時(shí)開(kāi)啟新一輪Leader選舉，選舉產(chǎn)生的Leader會(huì)與過(guò)半的Follower進(jìn)行同步，使數(shù)據(jù)一致，當(dāng)與過(guò)半的機(jī)器同步完成后，就退出恢復(fù)模式，然后進(jìn)入消息廣播模式。

整個(gè)ZooKeeper集群的一致性保證就是在上面兩個(gè)狀態(tài)之前切換，當(dāng)Leader服務(wù)正常時(shí)，就是正常的消息廣播模式；當(dāng)Leader不可用時(shí)，則進(jìn)入崩潰恢復(fù)模式，崩潰恢復(fù)階段會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，完成以后，重新進(jìn)入消息廣播階段。

Zxid是Zab協(xié)議的一個(gè)事務(wù)編號(hào)，Zxid是一個(gè)64位的數(shù)字，其中低32位是一個(gè)簡(jiǎn)單的單調(diào)遞增計(jì)數(shù)器，針對(duì)客戶端每一個(gè)事務(wù)請(qǐng)求，計(jì)數(shù)器加1；而高32位則代表Leader周期年代的編號(hào)。

Leader周期（epoch），可以理解為當(dāng)前集群所處的年代或者周期，每當(dāng)有一個(gè)新的Leader選舉出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)從這個(gè)Leader服務(wù)器上取出其本地日志中最大事務(wù)的Zxid，并從中讀取epoch值，然后加1，以此作為新的周期ID。高32位代表了每代Leader的唯一性，低32位則代表了每代Leader中事務(wù)的唯一性。

Zab節(jié)點(diǎn)的三種狀態(tài)

• following：服從leader的命令
• leading：負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)事務(wù)
• election/looking：選舉狀態(tài)

負(fù)載均衡策略有哪些

1. 輪詢法

將請(qǐng)求按順序輪流地分配到后端服務(wù)器上，它均衡地對(duì)待后端的每一臺(tái)服務(wù)器，而不關(guān)心服務(wù)器實(shí)際的連接數(shù)和當(dāng)前的系統(tǒng)負(fù)載。

2. 加權(quán)輪詢法

不同的后端服務(wù)器可能機(jī)器的配置和當(dāng)前系統(tǒng)的負(fù)載并不相同，因此它們的抗壓能力也不相同。給配置高、負(fù)載低的機(jī)器配置更高的權(quán)重，讓其處理更多的請(qǐng)；而配置低、負(fù)載高的機(jī)器，給其分配較低的權(quán)重，降低其系統(tǒng)負(fù)載，加權(quán)輪詢能很好地處理這一問(wèn)題，并將請(qǐng)求順序且按照權(quán)重分配到后端。

3. 隨機(jī)法

通過(guò)系統(tǒng)的隨機(jī)算法，根據(jù)后端服務(wù)器的列表大小值來(lái)隨機(jī)選取其中的一臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)。由概率統(tǒng)計(jì)理論可以得知，隨著客戶端調(diào)用服務(wù)端的次數(shù)增多，其實(shí)際效果越來(lái)越接近于平均分配調(diào)用量到后端的每一臺(tái)服務(wù)器，也就是輪詢的結(jié)果。

4. 加權(quán)隨機(jī)法

與加權(quán)輪詢法一樣，加權(quán)隨機(jī)法也根據(jù)后端機(jī)器的配置，系統(tǒng)的負(fù)載分配不同的權(quán)重。不同的是，它是按照權(quán)重隨機(jī)請(qǐng)求后端服務(wù)器，而非順序。

5. 源地址哈希法

源地址哈希的思想是根據(jù)獲取客戶端的IP地址，通過(guò)哈希函數(shù)計(jì)算得到的一個(gè)數(shù)值，用該數(shù)值對(duì)服務(wù)器列表的大小進(jìn)行取模運(yùn)算，得到的結(jié)果便是客服端要訪問(wèn)服務(wù)器的序號(hào)。采用源地址哈希法進(jìn)行負(fù)載均衡，同一IP地址的客戶端，當(dāng)后端服務(wù)器列表不變時(shí)，它每次都會(huì)映射到同一臺(tái)后端服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)。

6. 最小連接數(shù)法

最小連接數(shù)算法比較靈活和智能，由于后端服務(wù)器的配置不盡相同，對(duì)于請(qǐng)求的處理有快有慢，它是根據(jù)后端服務(wù)器當(dāng)前的連接情況，動(dòng)態(tài)地選取其中當(dāng)前積壓連接數(shù)最少的一臺(tái)服務(wù)器來(lái)處理當(dāng)前的請(qǐng)求，盡可能地提高后端服務(wù)的利用效率，將負(fù)責(zé)合理地分流到每一臺(tái)服務(wù)器。

分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)(分布式的好處)

• 可擴(kuò)展性：通過(guò)對(duì)服務(wù)、存儲(chǔ)的擴(kuò)展，來(lái)提高系統(tǒng)的處理能力，通過(guò)對(duì)多臺(tái)服務(wù)器協(xié)同工作，來(lái)完成單臺(tái)服務(wù)器無(wú)法處理的任務(wù)，尤其是高并發(fā)或者大數(shù)據(jù)量的任務(wù)。
• 高可用：?jiǎn)吸c(diǎn)不影響整體，單點(diǎn)故障指系統(tǒng)中某個(gè)組件一旦失效，會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作
• 無(wú)狀態(tài)：無(wú)狀態(tài)的服務(wù)才能滿足部分機(jī)器宕機(jī)不影響全部，可以隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展的需求。
• 可管理：便于運(yùn)維，出問(wèn)題能不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)定位
• 高可靠：同樣的請(qǐng)求返回同樣的數(shù)據(jù)；更新能夠持久化；數(shù)據(jù)不會(huì)丟失