zookeeper面试题分析

1、什么是zookeeper?

1、zookeeper是一个分布式协调技术,是分布式数据一致性解决方案的典型代表,力求做到强一致性但最终实现的是最终一致性,采用CAP理论的AP,用来构建高可用分布式主备系统

2、zookeeper能干什么?

1、数据发布/订阅
2、命名服务
3、集群管理
4、Master选举
5、分布式锁
6、分布式队列
7、负载均衡

3、zookeeper提供了什么?

1、文件系统
2、消息广播

4、简单说一下zookeeper的文件系统?

1、zookeeper集群是有一个叫做命名节点空间的概念,其中节点就是znode,在zookeeper的文件系统中有两种节点,一是数据节点,二是目录节点,但是只有数据节点能存放数据
2、zookeeper集群为了维护高吞吐和低延迟的特性,就维护了这样树状的目录结构,而且数据节点的存储量不能太大,最多为1M

5、说一下ZAB协议?

1、ZAB协议是为分布式协调技术zookeeper提供的一个支持崩溃回复的原子广播协议
2、ZAB包括两种模式即崩溃回复和消息广播
3、首先当服务刚启动的时候或者leader节点宕机或者集群内有一半以上机器不能正常工作,此时会进入leader选举状态,然后再向其它服务器同步数据(采用的是两阶段提交),只要有一般以上返回成功的结果,此时便进入消息广播模式,整个zookeeper集群就可以对外提供服务并处理客户端的请求

6、zookeeper有几种数据节点?分别是什么?

1、7种
	持久节点				除非手动删除,否则数据一直存在
	临时节点				临时节点的生命周期与客户端会话绑定,当会话关闭,数据才会丢失
	持久顺序节点			和持久节点类似,只是多了顺序性,该特性是由父节点维护的一个自增整型数字
	临时顺序节点			和临时节点类似,只是多了顺序性,该特性是由父节点维护的一个自增整型数字
	容器节点				当节点的最后一个子节点删除之后,该容器节点会被自动删除
	TTL节点				在节点上加了过期时间
	TTL顺序节点		        和TTL节点类似,只是多了顺序性,该特性是由父节点维护的一个自增整型数字

7、简单说一下zookeeper Watcher机制(zookeeper数据变更通知)?

1、客户端注册Watcher
2、服务端触发Watcher
3、客户端回调Watcher
	首先客户端会向服务端注册一个Watcher监听,当服务端的某些指令触发了这个Watcher的话,服务端就会向客户端返回一个消息通知,客户端接收到消息之后便可以做出业务上的改变

8、客户端注册Watcher是如何实现的?

1、首先会访问getData()/getChildren()/exist()三个API,传入Watcher对象
2、标记请求request,将Watcher封装成WatcherRegistration对象
3、再封装成Packet对象,服务端发送request
4、接收到服务端的request请求之后,将Watcher注册到zkWatcherManager中进行管理
5、将结果返回给客户端,注册成功

9、服务端处理Watcher是怎样实现的?

1、首先根据客户端的请求判断是否需要注册Watcher
2、比如服务端触发了setData()/delete()/create()方法,会触发一个叫做NodeDataChanged()的事件
3、服务端会将触发的事件类型、节点的路径封装成一个叫做WatchedEvent的对象
4、再向zkWatcherManager中的WatcherTable中根据节点路径查找
	若找不到,说明客户端没有注册过Watcher
	若找到,将Watcher从WatcherTable中删除(说明Watcher监听是一次性的)
5、调用process方法触发Watcher,主要是通过Servercnxn的TCP连接来通知客户端

10、客户端回调Watcher是怎样实现的?

1、客户端有个SendThread来接收Watcher通知的线程,接收的通知之后会交由EventThread线程处理
2、客户端的Watcher监听也是一次性的,一旦触发也会被删除

11、说一下你对zookeeper权限控制列表的认识(ACL)?

1、zookeeper的权限控制列表包含三个部分
	a、授权模式
		· IP:授权模式精确到IP粒度
		· Digest:相当于username:password,最常用的一种授权模式
		· World:相当于最特殊的Digest模式world:everyone,最开放的一种授权模式
		· Super:超级用户
	b、授权对象:被授予权限的用户例如某个IP
	c、权限
		· Create:创建
		· Delete:删除
		· Read:读
		· Write:写
		· Admin:管理

12、你知道Chroot属性是用来干什么的吗?

1、zookeeper新版本提出的一种特性,类似与namespace的说法,就是每个客户端与zookeeper的服务端之间的交互都保存在自己的namespace下
2、在目前的分布式系统中,很多都是多个应用共用一个zookeeper集群,如果设置了chroot属性,那么不同应用之间就可以起到很好的隔离效果

13、zookeeper的会话管理是怎样的?

1、分桶策略:即将类似的会话分到同一个区内进行管理,这样做可以起到不同区块的分批处理以及同一区块的统一处理
2、分桶原则:下次会话超时时间点
3、计算公式:{[(当前时间+session超时时间)/(tickTime)]+1}*tickTime (其中tickTime是会话超时检查时间间隔)

14、zookeeper中的服务器角色都有哪些?分别是干什么的?

1、leader
	a、事务的执行和调度者,保证事务的顺序性
	b、集群内部各服务的调度者
2、follower
	a、处理非事务请求,将事务请求转发给leader处理
	b、参与集群内Proposal(提议)的投票
	c、参与leader选举的投票
3、observer
	a、处理非事务请求,将事务请求转发给leader
	b、在不影响事务处理能力的基础上增加了处理非事务请求的能力
	c、不参与任何形式的投票

15、zookeeper中Server的工作状态?

1、looking:集群中leader选举的状态
2、leading:说明当前服务器角色是leader节点
3、following:说明当前服务器角色是follower节点
4、observing:说明当前服务器角色是observer节点

16、zookeeper数据同步的实现方式?

1、zookeeper实现数据同步有4种方式,即直接差异化同步、先回滚再差异化同步、仅回滚同步、全量同步
2、首先先从learner(follower和observer节点的统称)节点获取最后一次操作数据的zxid,再从leader节点中获取最小的minZxid和最大的maxZxid
3、a、如果minZxid<zxid<maxZxid	 -->采用直接差异化同步
   b、如果leader服务器发现learner服务器包含了自己不存在的数据,那么learner服务器需要回滚到leader包含的数据然后在差异化处理 
                                 -->先回滚再差异化同步
   c、如果zxid>maxZxid            -->仅回滚同步即可
   d、如果zxid<minZxid            -->全量同步

17、zookeeper是如何保证事务的顺序一致性的?

1、zookeeper采用全局递增的事务id(zxid)来保证事务的顺序一致性的
2、所有的提议在被提出的都会携带这个zxid,zxid是一个64位的数字;高32位是个epoch(时期,纪元,世,新时代)值,表示leader选举周期,每进行一次leader选举,该数字就会+1;后32位用来表示递增计数,当产生新的提议时,会依据数据库的两阶段提交过程,首先会像其它节点发送执行请求,如果超过半数以上的机器正确执行,那么该事务就可以被执行

18、分布式集群中为什么会有Master节点?

1、因为在分布式环境中,某些场景下你只需要计算一次,所有的节点都可以共享这个结果,避免重复计算,减少性能开销,所以就有了Master节点

19、zookeeper节点宕机了怎么办?

1、因为zookeeper本身也是一个集群,并且推荐配置集群机器不少于3台
2、如果低于三台,挂了一台(无论是leader还是follower节点),集群都不能正常工作
3、如果集群机器>=3台,如果挂的是follower节点,不影响集群正常工作,如果挂的是leader节点,需要重新选举leader节点,选举完成之后还能正常工作

20、zookeeper负载均衡和nginx负载均衡的区别?

1、zookeeper的负载均衡可以调控,nginx的负载均衡只能调权重,其它可调控的方面都需要自己手写
2、但是nginx的吞吐量远大于zookeeper,所以要根据不同的场景选择合适的负载均衡方案

21、zookeeper有哪几种部署模式?

1、单机
2、伪集群
3、集群

22、zookeeper集群至少需要几台机器?集群规则是怎样的?

1、至少需要3态机器
2、规则是:2n+1(n>0的整数)

23、zookeeper集群支持动态添加机器吗?

1、动态添加机器说白了就是水平扩容,动态添加机器有以下两种方案
2、全部重启:先把集群中所有的服务都关掉,修改完配置之后再全部重启,不影响之前客户端的会话
3、逐个重启:因为zookeeper集群只要有半数以上的机器存活时,集群就能对外提供服务,因此我们可以逐个关闭机器,然后修改配置再重启

24、zookeeper集群的Watcher监听是永久的吗?为什么?

1、不是永久的(一次性的)
2、因为一旦是永久的话,服务端的每次更改数据都会发送一个消息通知给客户端,这对于网络开销和服务器端的压力都是非常大的,而且我们一般都是需要最新的一次数据,不需要每次变更数据的结果,所以zookeeper在Watcher监听这一块设置一次性的,一旦触发了Watcher,监听就会被移除,下次想触发还需要重新注册

25、zookeeper的java客户端有哪些?

1、zookeeper自带的zkClient
2、apache开源的Curator

26、chubby是什么?与zookeeper比你怎么看?

1、chubby是google的一个完全采用Paxos算法的项目,不开源
2、zookeeper可以说是chubby开源的版本,采用ZAB协议,开源

27、说几个zookeeper常用的命令?

1、set /liulong 123
2、get /liulong
3、ls /
4、update /liulong 456
5、delete /liulong
6、stat /liulong

28、ZAB协议和Paxos算法的联系(相同点和不同点)?

1、相同点:
	a、都有一个leader进程,并且该leader进程负责调控lollower进程的运行
	b、leader节点都需要经过半数以上的follower节点作出正确的反馈后,才会将一个提议提交
	c、在ZAB中每个提议都有一个epoll值,在Paxos中称为Ballot
2、不同点:
	a、ZAB采用AP,用来构建高可用分布式主备系统;Paxos采用CP,用来构建分布式一致性状态机系统

29、Zookeeper的典型应用场景有哪些?

1、消息发布与订阅    -->发布者发送消息供订阅者消费消息
2、命令服务         -->采用全局路径,每个路径对应一个名称用来指定相应的服务
3、master选举
4、集群管理
5、负载均衡
6、分布式锁         -->两种(保持独占/控制时序)
	保持独占:每个znode都可以看作一把锁,在createZnode的时候,每个客户端都去创建/distribute_lock,最终创建成功的那个客户端就拥有了这把锁,用完之后删除/distribute_lock即可
	控制时序:在/distribute_lock下面创建临时顺序节点,编号最小的拥有这把锁,用完删除
7、分布式队列:     -->两种(同步队列/FIFO队列)
	同步队列:当一个队列的所有成员都聚集时,这个队列才可用;只需要在约定目录下创建一个Watcher监听,当达到指定数量时,就触发Watcher通知机制
	FIFO队列:与分布式锁差不多,入队时有编号,出队时按编号依次出队
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