一. 系统模型
数据模型
1. ZNode是Zookeeper中数据的最小单元，每个ZNode上可以保存数据，也可以挂载子节点，因此构成了一个层次化的命名空间，称之为树；
2. Zookeeper中事务是指能改变Zookeeper服务器状态的操作，一般包括数据节点创建于删除，数据节点内容更新和客户端会话创建于失效等；
对于每一个事务请求，都会分配一个全局唯一的事务ID，用ZXID来表示，通常是一个64位数字，从ZXID中可以间接的识别这些请求的全局顺序；
节点特性
1. 节点类型可以分为持久节点PERSISTENT，临时节点EPHEMERAL，顺序节点SEQUENTIAL；
2. 持久节点是指被创建后会一直保存在服务器上，直到有删除操作主动清除这个节点；
3. 临时节点的声明周期和客户端的会话绑定在一起，临时节点不能创建子节点；
4. 顺序节点指创建节点时，Zookeeper会自动为节点名加上一个数字后缀，后缀上线是整型的最大值；
5. 每个数据节点也存储了本身的一些状态信息Stat，包括事务ID，版本信息和子节点个数等；
版本
1. 每个数据节点都具有三种类型的版本信息：version，cversion，aversion；
2. 版本表示数据变更操作的次数，即使变更没有引起数据内容的变化；
Watcher
1. 一次性：客户端和服务端注册的Watcher一旦被触发，就会被从相应的存储中移除，减轻服务端的压力，因此在使用上需要反复注册；
2. 客户端串行执行：客户端Watcher回调的过程是一个串行同步的过程，这为我们保证了顺序；
3. 轻量：Watcher通知非常简单，只会告诉客户端发生了时间，不会说明具体内容，需要客户端主动重新去获取数据；客户端向服务器注册Watcher的时候并不会把客户端真实的Watcher对象传递到服务端，仅仅只是在客户端请求中使用boolean类型属性进行了标记，服务端也仅仅保存了当前连接的ServerCnxn对象；
ACL
1. 权限模式：Scheme
IP：通过IP地址粒度来进行权限控制；
Digest：通过类似于“username:password”形式进行权限控制；
World：数据节点的访问权限对所有用户开放；
Super：超级用户可以对任意Zookeeper上的数据节点进行任何操作；
2. 权限：Permission
CREATE；DELETE；READ；WRITE；ADMIN；
二. 序列化与协议
1. 序列化：Jute
2. 协议：基于TCP/IP协议
三. 客户端
组成：
1. Zookeeper实例：客户端的入口；
2. ClientWatcherManager：客户端Watcher管理器；
3. HostProvider：客户端地址列表管理器；
4. ClientCnxn：客户端核心线程，内部又包含SendThread（IO线程，负责客户端和服务端直接的网络通信）和EventThread（事件线程，负责处理服务端事件）；
客户端初始化过程：
1. 初始化Zookeeper对象：通过构造方法实例化一个对象，并创建一个客户端的Watcher管理器ClientWatcherManager；
2. 设置Watcher：通过构造函数的参数设置，并保存在ClientWatcherManager中；
3. 构造服务器地址列表管理器：构造方法中传入的服务器地址放在HostProvider中；
4. 创建并初始化客户端网络连接器：首先创建ClientCnxn来管理客户端与服务器的网络交互，同时初始化客户端两个核心队列outgoingQueue和pendingQueue，分别作为客户端的请求发送队列和服务端响应的等待队列，创建ClientCnxnSocket用来处理底层IO；
5. 初始化SendThread和EventThread：将ClientCnxnSocket分配给SendThread作为底层网络IO处理器，初始化EventThread的待处理事件队列waitingEvents，存放所有等待被客户端处理的事件；
会话创建阶段：
1. 启动SendThread和EventThread；
2. 获取一个服务器地址：HostProvider中的随机一个地址；
3. 创建TCP连接；
4. 构造ConnectRequest请求；
5. 发送请求；
响应处理阶段：
1. 接收服务端响应：ClientCnxnSocket接收到响应后首先判断客户端状态是否“已初始化”，如果未完成初始化直接交由readConnectResult处理；
2. 处理Response：ClientCnxnSocket对消息反序列化，得到ConnectResponse对象，获取sessionId；
3. 连接成功：通知SendThread线程，进一步设置会话参数，更新客户端状态；通知HostProvider当前连接的服务地址；
4. 生成事件：SendThread生成SyncConnected-None事件，代表客户端与服务器会话创建成功，传递给EventThread线程；
5. 查询Watcher：EventThread从ClinetWatcherManager中查询对应的Watcher，将SyncConnected-None事件放到EventThread的waitingEvents队列中；
6. 处理事件：EventThread不断从waitingEvents队列中取出待处理的Watcher对象，直接调用该对象的process接口方法，触发Watcher；
四. 会话
会话状态：CONNECTING，CONNECTED，CLOSE；
会话创建：
1. session：Zookeeper中的会话实体，代表了一个客户端会话；
基本属性：sessionID，全局唯一；TimeOut：会话超时时间；TickTime，下次会话超时时间点；isClosing，标记一个会话是否已经被关闭；
2. SessionTracker：会话管理器，负责会话的创建，管理和清理等工作；
五. 服务器启动
预启动：
1. 统一由QuorumPeerMain作为启动类；
2. 解析配置文件zoo.cfg；
3. 创建并启动历史文件清理器DatadirCleanupManager；
4. 判断是集群模式还是单机模式启动；
初始化：
1. 创建并初始化ServerCnxnFactory；
2. 创建数据管理器FileTxnSnapLog；
3. 创建QuorumPeer实例；代表了集群中的一台机器，不断检测当前服务器实例的运行状态，根据情况发起Leader选举；
4. 创建内存数据库ZKDatabase；管理所有会话记录以及DataTree和事务日志的存储；
5. 初始化QuorumPeer；
6. 恢复本地数据；
7. 启动ServerCnxnFactory主线程；
Leader选举：
1. 初始化Leader选举；
2. 注册JMX服务；
3. 检测当前服务器状态；
4. Leader选举；
六. Leader选举
选举流程：
1. 每个Server会发出一个投票，投票包含所推举的服务器的SID和ZXID；
2. 接收来自各个服务器的投票，包括检查是否是本轮投票，是否来自LOOKING状态的服务器；
3. 处理投票，优先检查ZXID，选出ZXID比较大的，如果相同就比较SID，SID大的服务器作为Leader；
4. 统计投票，大于或等于n/2+1；
5. 改变服务器状态，follower变为FOLLOWING，leader变为LEADING；
来源：https://www.cnblogs.com/bbbbs/p/12549302.html