一、RPC框架中有3个重要的角色：

注册中心：保存所有服务的名字，服务提供者的IP列表，服务消费者的IP列表
服务提供者：提供跨进程服务
服务消费者：寻找到指定命名的服务并消费。

二、什么是ZooKeeper

wiki说明：

主要服务于分布式系统，可以用来做：统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
使用分布式系统就无法避免对节点管理的问题(需要实时感知节点的状态、对节点进行统一管理等等)，而由于这些问题处理起来可能相对麻烦和提高了系统的复杂性，ZooKeeper 作为一个能够解决这些问题的通用中间件就应运而生了。

三、为什么ZooKeeper能干这么多

1️⃣Wiki中其实也有提到：
ZooKeeper nodes store their data in a hierarchical name space, much like a file system or a tree data structure。
ZooKeeper的数据结构，跟Unix文件系统非常类似，可以看做是一颗树，每个节点叫做ZNode。每一个节点可以通过路径来标识，结构图如下：

2️⃣ZooKeeper这棵"树"有何特点呢？ZooKeeper的节点称之为Znode，Znode分为两种类型：

短暂/临时(Ephemeral)：当客户端和服务端断开连接后，所创建的Znode(节点)会自动删除。
持久(Persistent)：当客户端和服务端断开连接后，所创建的Znode(节点)不会删除

ZooKeeper和Redis一样，也是C/S结构(分成客户端和服务端)：

3️⃣监听器-----ZooKeeper配合了监听器才能够做那么多事。

常见的监听场景有以下两项：

监听Znode节点的数据变化
监听子节点的增减变化

四、Zookeeper用作注册中心

简言之，Zookeeper 可以充当一个服务注册表(Service Registry)，让多个服务提供者形成一个集群，让服务消费者通过服务注册表获取具体的服务访问地址(IP+端口)去访问具体的服务提供者。如图：
具体来说，zookeeper 就是个分布式文件系统，每当一个服务提供者部署后都要将自己的服务注册到 zookeeper 的某一路径上/{service}/{version}/{ip:port}，比如 HelloWorldService 部署到两台机器，那么 zookeeper 上就会创建两条目录：分别为/HelloWorldService/1.0.0/100.100.0.237:16888和/HelloWorldService/1.0.0/100.100.0.238:16888。
如图：
在 zookeeper 中，进行服务注册，实际上就是在 zookeeper 中创建了一个 znode 节点，该节点存储了该服务的ip、端口、调用方式(协议、序列化方式)等。该节点承担着最重要的职责，它由服务提供者(发布服务时)创建，以供服务消费者获取节点中的信息，从而定位到服务提供者真正网络拓扑位置以及得知如何调用。RPC服务注册、发现过程简述如下：

服务提供者启动时，会将其服务名称，ip地址注册到配置中心。
服务消费者在第一次调用服务时，会通过注册中心找到相应服务的ip地址列表，并缓存到本地，以供后续使用。当消费者调用服务时，不会再去请求注册中心，而是直接通过负载均衡算法从ip列表中取一个服务提供者的服务器调用服务。
当服务提供者的某台服务器宕机或下线时，相应的ip会从服务提供者ip列表中移除。同时，注册中心会将新的服务ip地址列表发送给服务消费者机器，缓存在消费者本机。
当某个服务的所有服务器都下线了，那么这个服务也就下线了。
同样，当服务提供者的某台服务器上线时，注册中心会将新的服务ip地址列表发送给服务消费者机器，缓存在消费者本机。
服务提供方可以根据服务消费者的数量来作为服务下线的依据。

五、感知服务的下线&上线

Zookeeper 提供了“心跳检测”功能，它会定时向各个服务提供者发送一个请求(实际上建立的是一个 socket 长连接)，如果长期没有响应，服务中心就认为该服务提供者已经“挂了”，并将其剔除。如果100.100.0.237这台机器宕机了，那么zookeeper上的路径就会只剩/HelloWorldService/1.0.0/100.100.0.238:16888。

服务消费者会去监听相应路径/HelloWorldService/1.0.0，一旦路径上的数据有任务变化(增加或减少)，zookeeper都会通知服务消费方，服务提供者地址列表已经发生改变，从而进行更新。

更为重要的是 zookeeper 与生俱来的容错容灾能力(比如leader选举)，可以确保服务注册表的高可用性。

使用 zookeeper 作为注册中心时，客户端订阅服务时会向 zookeeper 注册自身；主要是方便对调用方进行统计、管理。但订阅时是否注册 client 不是必要行为，和不同的注册中心实现有关，例如使用 consul 时便没有注册。

六、ZooKeeper如何做到统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理

1️⃣统一配置管理

现在有系统A、B、C，三份配置，分别是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml。这三份配置非常类似，很多的配置项几乎都一样。此时，如果要改变其中一份配置项的信息，很可能其他两份都要改。并且，改变了配置项的信息很可能就要重启系统。于是，把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置项抽取出来成一份公用的配置common.yml，并且即便common.yml改了，也不需要系统A、B、C重启。

做法：
可以将common.yml这份配置放在ZooKeeper的Znode节点中，系统A、B、C监听着这个Znode节点有无变更，如果变更了，及时响应。

2️⃣统一命名服务

统一命名服务的理解其实跟域名一样，是为这某一部分的资源给它取一个名字，别人通过这个名字就可以拿到对应的资源。比如说，现在有一个域名www.w2g.com，但这个域名下有多台机器：
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.4
别人访问www.w2g.com即可访问到该机器，而不是通过ip去访问。

3️⃣分布式锁

系统A、B、C都去访问/locks节点

访问的时候会创建带顺序号的临时/短暂(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)节点。比如，系统A创建了id_000000节点，系统B创建了id_000002节点，系统C创建了id_000001节点。

接着，拿到/locks节点下的所有子节点(id_000000,id_000001,id_000002)，判断自己创建的是不是最小的那个节点：

如果是，则拿到锁。
释放锁：执行完操作后，把创建的节点给删掉
如果不是，则监听比自己要小1的节点变化

说明：

系统A拿到/locks节点下的所有子节点，经过比较，发现自己(id_000000)，是所有子节点最小的。所以得到锁。
系统B拿到/locks节点下的所有子节点，经过比较，发现自己(id_000002)，不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000001的状态。
系统C拿到/locks节点下的所有子节点，经过比较，发现自己(id_000001)，不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000000的状态。
……
等到系统A执行完操作以后，将自己创建的节点删除(id_000000)。通过监听，系统C发现(id_000000)节点已经删除了，发现自己已经是最小的节点了，于是顺利拿到锁。
….系统B如上

4️⃣集群状态

只要系统 A 挂了，那/groupMember/A这个节点就会删除，通过监听groupMember下的子节点，系统B和C就能够感知到系统A已经挂了。(新增也是同理)

除了能够感知节点的上下线变化，ZooKeeper 还可以实现动态选举 Master 的功能。(如果集群是主从架构模式下)

原理也很简单，如果想要实现动态选举 Master 的功能，Znode节点的类型是带顺序号的临时节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就好了。

Zookeeper 会每次选举最小编号的作为 Master，如果 Master 挂了，自然对应的 Znode 节点就会删除。然后让新的最小编号作为 Master，这样就可以实现动态选举的功能了。

七、Zookeeper的据结构模型是什么？数据节点的类型有哪些？

数据结构类似文件系统的树形结构；
节点类型有持久节点和临时节点

八、Zookeeper 如何实现分布式锁

在 zk 创建一个 lock 节点，为锁的根节点(持久性节点)
当需要访问共享资源时，先在 lock 节点下创建该共享资源的临时顺序子节点；比如共享资源为 A，创建节名字为 A + “lock” + 序号。
在创建成功之后，获取该共享资源(A)的所有节点，如果当前节点是最小节点则表示获得了锁；否则注册上一个节点的删除事件，等待当上一个节点释放锁之后，就获得了资源。
当调用完共享资源后，通过删除删除节点来释放锁。

九、如何使用zookeeper对集群的管理，负责选举出master节点，并在master节点宕机后，实现自动的选举一台slave作为master继续对外服务？

现在有一个应用，同时只允许一台 server 作为 master 节点对外提供服务，其它的 server 作为 slave 节点。

延伸问题：如何应对因网络抖动，误删了master的情况

所有的 server，都向 zk 尝试创建 master 节点，谁创建成功谁就是 master 节点(master节点必须为临时节点)。
所有的 slave 需要关注 master 节点的删除事件，如果 master 宕机了即进入新的一轮 master 选举。
延伸问题要点：每个 slave 增加判断如果上次不是 master 则延时5s在发起争夺 master。

十、Zookeeper 之 CAP

`ZooKeeper 保证的是 CP。也就是选择了一致性和分区容错性，牺牲了可用性。`

ZooKeeper 不能保证每次服务请求的可用性。
注：
在极端环境下，ZooKeeper可能会丢弃一些请求，消费者程序需要重新请求才能获得结果。所以说，ZooKeeper 不能保证服务可用性。
当 Leader 挂掉的时候，集群会马上重选 Leader。选举时长在30-120秒之间，在此期间 Follower 都是 Looking 状态，是不能提供服务的，相当于集群整个就瘫痪了，所以不满足可用性。

为什么Zookeeper的选举如此耗时？
因为Zookeeper要保证各个节点中数据的一致性，它会做两类数据同步：初始化同步与更新同步。

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