面试题：分布式系统中Zookeeper如何实现节点的动态感知与通知

Question

在分布式系统场景下，解释Zookeeper是怎样实时感知节点的创建、删除以及数据变化，并将这些变化通知给相关客户端的，简述其工作原理和关键机制。

Answer 1

工作原理

1. Watcher机制：Zookeeper 引入了 Watcher 机制来实现对节点变化的监听。客户端在对 Zookeeper 服务器上的数据节点进行读操作（如 getData、exists、getChildren 等）时，可以同时设置一个 Watcher。当被监听的节点发生创建、删除或数据变化时，Zookeeper 服务器会向设置了 Watcher 的客户端发送通知。
2. 数据存储与版本：Zookeeper 使用内存数据库来存储数据节点信息。每个数据节点都有一个版本号，每当节点数据发生变化时，版本号会递增。这种版本机制有助于 Zookeeper 检测数据的变更，并且在通知客户端时可以携带版本信息，让客户端知晓数据变化的具体情况。

关键机制

1. 客户端与服务器通信：客户端通过 TCP 连接与 Zookeeper 服务器建立通信。当客户端设置 Watcher 时，相关信息会被记录在 Zookeeper 服务器端。一旦节点状态发生变化，服务器会通过这个 TCP 连接向客户端发送 Watcher 事件通知。
2. 事件传播：在 Zookeeper 集群中，当一个节点状态发生变化时，这个变化首先会在 Leader 节点上被感知。Leader 节点会通过 ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）协议将这个变化同步到所有的 Follower 节点。一旦所有 Follower 节点都确认接收到变化，相关的 Watcher 通知就会被发送给对应的客户端。
3. 一次性触发：Watcher 是一次性触发的。也就是说，当客户端收到一个 Watcher 通知后，如果还想继续监听节点的变化，需要再次设置 Watcher。这一机制避免了重复通知和不必要的资源消耗。