ZooKeeper面试题及答案详解

1. ZooKeeper是什么？
ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务，用于维护配置信息、命名、提供分布式同步和提供组服务。

2. ZooKeeper的集群角色有哪些？

• Leader：负责处理所有事务请求。
• Follower：接收客户端连接，向客户端返回结果，参与Leader选举。
• Observer：类似于Follower，但不参与Leader选举。

3. ZooKeeper如何保证数据的一致性？
ZooKeeper通过Zab协议来保证数据的一致性。Zab协议包括两种模式：恢复模式和广播模式。

4. ZooKeeper的Watcher机制是如何工作的？
Watcher机制是ZooKeeper的核心特性之一，用于实现分布式系统的数据变化通知。当客户端注册了一个Watcher后，如果Watched的数据发生变化，ZooKeeper会通知该客户端。

5. ZooKeeper中的节点有哪些类型？

• 持久节点（Persistent）：客户端与ZooKeeper断开连接后，节点依然存在。
• 临时节点（Ephemeral）：客户端与ZooKeeper断开连接后，节点被删除。
• 顺序节点（Sequential）：节点名后自动添加一个递增的数字。

6. 如何进行Leader选举？
ZooKeeper的Leader选举采用Zab协议，通过“一票一票”的投票方式进行。选举过程包括三个阶段：选举阶段、发现阶段和同步阶段。

7. ZooKeeper如何处理网络分区问题？
ZooKeeper在网络分区情况下，通过多数派（Majority）原则来确保数据的一致性。当网络分区发生时，ZooKeeper会停止对外服务，直到网络恢复正常。

8. ZooKeeper的ACL（Access Control List）如何工作？
ZooKeeper的ACL用于控制不同客户端对节点的访问权限。ACL包括多种权限模式，如读、写、创建等。

9. ZooKeeper在分布式系统中的典型应用场景有哪些？

• 配置管理：集中管理配置信息，实现配置的动态更新。
• 命名服务：为分布式系统中的对象提供唯一的命名。
• 分布式锁：实现分布式系统中的互斥访问。
• 分布式队列：实现任务分发和负载均衡。

10. ZooKeeper如何实现分布式锁？
ZooKeeper通过创建临时顺序节点来实现分布式锁。客户端在创建临时节点时，会附带一个唯一的序列号。通过比较序列号的大小，可以决定锁的获取顺序。

11. ZooKeeper如何保证系统的可用性？
ZooKeeper通过集群方式部署，利用多数派原则来保证数据的可用性和一致性。当集群中的机器数量过半时，ZooKeeper仍然可以正常提供服务。

12. ZooKeeper客户端连接集群时，如何选择连接的Server？
ZooKeeper客户端在连接集群时，会根据配置文件中Server的列表，按照一定的策略（如轮询）选择一个Server进行连接。

13. ZooKeeper如何处理客户端的读请求？
ZooKeeper的读请求可以直接从连接的Server或者Follower上获取数据，因为ZooKeeper保证了数据的一致性。

14. ZooKeeper的Watcher是一次性的吗？
是的，ZooKeeper的Watcher是一次性的。当Watcher触发一次后，客户端需要重新注册Watcher以接收后续的数据变化通知。

15. ZooKeeper集群中的Server如何同步数据？
在ZooKeeper集群中，Leader负责将数据同步给Follower。当客户端提交写请求时，Leader会将写请求广播给所有Follower，并等待大多数Follower同步完成后才提交事务。

16. ZooKeeper如何处理节点删除操作？
当客户端删除一个节点时，ZooKeeper会首先检查该节点是否有子节点。如果有子节点，则不允许删除。否则，ZooKeeper会将该节点从数据树中移除，并通知所有关注该节点的Watcher。

17. ZooKeeper的数据存储结构是怎样的？
ZooKeeper的数据存储结构类似于文件系统，采用树形结构。每个节点都有一个唯一的路径和一个与之关联的数据内容。

18. ZooKeeper如何处理客户端的连接断开？
当ZooKeeper客户端的连接断开时，与该客户端关联的所有Watcher都会被删除。此外，如果客户端连接的是Leader，则Leader会尝试将该客户端的连接转移到其他Server上。

19. ZooKeeper的集群规模应该是多少？
ZooKeeper的集群规模通常建议为奇数台机器，以保证在机器故障时仍能保持多数派原则。常见的集群规模有3台、5台、7台等。

20. ZooKeeper如何处理Session超时？
ZooKeeper客户端在连接时会设置一个Session超时时间。如果客户端在超时时间内没有与Server进行任何交互，则Server会认为该客户端