目标
ZooKeeper 很流行，有個基本的疑問：
ZooKeeper 是用來做什麼的？
之前沒有ZK，為什麼會誕生 ZK？
OK，解答一下上面的疑問：（下面是憑直覺說的）
ZooKeeper 是用于簡化分布式應用開發的，對開發者屏蔽一些分布式應用開發過程中的底層細節
ZooKeeper 對外暴露簡單的 API，用于支援分布式應用開發
ZooKeeper 在提供上述功能的同時，其還是一個 高性能、高可用、高可靠的分布式叢集
上面說這麼多，總結一下，ZK 能解決分布式應用開發的問題，ZK 能很好的解決問題。 到這一步，疑問就更多了：
分布式應用開發，有哪些常見問題？ZK 是如何屏蔽這些底層細節的？
ZooKeeper 對外暴露了那些 API？這些 API 如何支援分布式應用開發的？這些 API 還能簡化嗎？API 的語義性怎麼樣？
ZooKeeper 自身是一個高性能、高可用、高可靠的分布式叢集，那有個簡單的問題：
高性能是指什麼？ZooKeeper 為了達到高性能，做了哪些工作？
高可用同上
高可靠同上
Note：本篇 wiki 就是為了解決上述第一個疑問的。（其他疑問會在其他 blog 中逐漸解答）
為什麼有 ZooKeeper
一個應用程式，涉及多個程序協作時，業務邏輯代碼中混雜有大量複雜的程序協作邏輯。
上述多程序協作邏輯，有 2 個特點：
處理複雜
處理邏輯可重用
是以，考慮将多程序協作的共性問題拎出，作為基礎設施，讓 RD 更加專注業務邏輯開發，即：
ZooKeeper 就是上述多程序協作基礎服務的一種。
ZooKeeper 的特點
ZooKeeper 有幾個簡單特點：
ZooKeeper 的 API：從 檔案系統 API 得到的啟發，提供簡單的 API
ZooKeeper 運作在專用伺服器上，跟業務邏輯分離，保證了高容錯性和可擴充性
ZooKeeper 是存儲設施，但特别注意
ZK上存儲的資料聚焦為：協作資料（中繼資料），而不是應用資料，應用資料有自己的存儲方案，例如 HDFS 等
ZK 本質上，可以看作一種特殊的 FS
特别說明：
應用資料和中繼資料，由于使用場景不同，對一緻性和持久性的要求有差異， 是以，架構設計、資料治理過程中，應将 2 類資料獨立看待、獨立存儲。
ZooKeeper 的使命
ZK 要解決的核心問題：
ZK 目标：簡化分布式應用開發中，多程序協作問題。為分布式應用，提供高效、可靠的分布式協調服務（基礎服務），例如：
統一的命名服務
分布式鎖
程序崩潰檢測
Leader 選舉
配置管理：配置變更時，及時下發到各個 Client。
一個簡單的問題：多程序的協作是什麼？尼瑪呀，有完沒完，啥問題你都有，面對這個掉咋天的腦殼，還是回答一下。
多程序協作，整體分為 2 類：
協作：多程序需要一同處理某些事情，一些程序采取行動是的其他程序能夠正常工作，例如：主從結構，M 向 S 配置設定任務，S 才會執行，否則 S 就保持空閑狀态
競争：兩個程序不能同時工作，一個程序必須等待另個程序執行完畢，例如：主從結構，M 節點失效後，很多 S 都想成為 M，這時，就需要互斥鎖，隻有第一個獲得鎖的 S 成為 M
不跨網絡協作：多程序，可以在同一台實體主機上，同步原語很友善(比如？管道、共享記憶體、消息隊列、信号量)
跨網絡協作：多程序，分布在不同的實體主機上，ZK 關注這一類
跨網絡多程序協作，程序通信，基本思路有 2 個：
消息機制：通過網絡，直接資訊交換，多消息傳遞算法，實作同步原語
共享存儲：利用外部共享存儲，實作多程序協作，要求共享存儲提供有序通路，ZK 采用這種方式
真實系統中，跨網絡通信，有幾個共性問題：
消息延遲：由于網絡原因，後發送先到達
處理器性能：由于系統排程原因，消息到達後，延遲處理
時鐘偏移：不同實體主機，時鐘發生偏移
ZK 精心設計用于屏蔽上述 3 個共性問題，使得這些問題在應用服務層面完全透明化。
ZooKeeper 特性
ZooKeeper 解決的本質問題
分布式系統的一緻性問題：
消息傳遞：延遲性，先發送的消息，不一定先到達；
消息傳遞：丢失性，發送的消息，可能丢失；
節點崩潰：分布式系統内，任何一個節點都可能崩潰；
在這種情況下，如何保證資料的一緻性？
提案投票：基于投票政策，2PC
選舉投票：基于投票政策，投出優先級最高的節點（包含最新資料的節點）
Paxos 目标：解決分布式一緻性問題，提高分布式系統容錯性的一緻性算法。
Paxos 本質：基于消息傳遞的高度容錯的一緻性算法
ZooKeeper 定位
ZooKeeper 是：
分布式協調服務
高效、可靠
友善應用程式，聚焦業務邏輯開發，而不需要過多關注分布式程序間協作細節
ZooKeeper 不直接暴露原語，而是，暴露一部分調用方法組成的 API，類似檔案系統的 API，支援應用程式實作自己的原語。
ZooKeeper 可以保證如下分布式一緻性特性：
順序一緻性：同一個 Client 發起的事務請求，嚴格按照發起順序執行
原子性：事務請求，要麼應用到所有節點，要麼一個節點都沒有應用
單一視圖：Client 無論連接配接到哪個節點，看到的服務端資料都是一緻的（Note：不準确，其實是最終一緻性）
可靠性：事務一旦執行成功，狀态永久保留
實時性：事務一旦執行成功，Client 并不能立即看到最新資料，但 ZooKeeper 保證最終一緻性
ZooKeeper 設計目标
ZooKeeper 緻力于提供高性能、高可用、順序一緻性的分布式協調服務，保證資料最終一緻性。
目标一：高性能（簡單的資料模型）
采用樹形結構組織資料節點；
全量資料節點，都存儲在記憶體中；
Follower 和 Observer 直接處理非事務請求；
目标二：高可用（建構叢集）
半數以上機器存活，服務就能正常運作
自動進行 Leader 選舉
目标三：順序一緻性（事務操作的順序）
每個事務請求，都會轉發給 Leader 處理
每個事務，會配置設定全局唯一的遞增id（zxid，64位：epoch + 自增 id）
目标四：最終一緻性
通過提議投票方式，保證事務送出的可靠性
提議投票方式，隻能保證 Client 收到事務送出成功後，半數以上節點能夠看到最新資料
ZooKeeper 出現之前
ZK 出現之前，分布式系統常用兩種方式，實作多程序協作：
分布式鎖管理器
分布式資料庫
ZK 更專注于程序協作，而不提供任何鎖接口和通用的存儲資料接口。（疑問：ZK 也可以提供啊，我們不使用就行了）
應用伺服器，常見的 2 種需求：
Master-Slave Leader 選舉：要求提供Master節點選舉功能
程序響應跟蹤 崩潰檢測：要求提供程序存活狀态的跟蹤
分布式鎖：互斥排它鎖
ZK 為上述 2 種政策提供了基礎 API。
ZooKeeper 不适用的場景：
海量資料存儲：ZK 本質是特殊的 FS，但 ZK 用于存儲中繼資料，需要單獨存儲應用資料
術語介紹