Zookeeper的Leader选举

本文涉及的产品
云原生网关 MSE Higress,422元/月
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
简介: Leader选举是保证分布式数据一致性的关键所在。Leader选举分为Zookeeper集群初始化启动时选举和Zookeeper集群运行期间Leader重新选举两种情况。在讲解Leader选举前先了解一下Zookeeper节点4种可能状态和事务ID概念。

简单理解Zookeeper的Leader选举


Leader选举是保证分布式数据一致性的关键所在。Leader选举分为Zookeeper集群初始化启动时选举和Zookeeper集群运行期间Leader重新选举两种情况。在讲解Leader选举前先了解一下Zookeeper节点4种可能状态和事务ID概念。


1、Zookeeper节点状态

LOOKING:寻找Leader状态,处于该状态需要进入选举流程

LEADING:领导者状态,处于该状态的节点说明是角色已经是Leader

FOLLOWING:跟随者状态,表示Leader已经选举出来,当前节点角色是follower

OBSERVER:观察者状态,表明当前节点角色是observer


2、事务ID

ZooKeeper状态的每次变化都接收一个ZXID(ZooKeeper事务id)形式的标记。ZXID是一个64位的数字,由Leader统一分配,全局唯一,不断递增。

ZXID展示了所有的ZooKeeper的变更顺序。每次变更会有一个唯一的zxid,如果zxid1小于zxid2说明zxid1在zxid2之前发生。


3、Zookeeper集群初始化启动时Leader选举

若进行Leader选举,则至少需要两台机器,这里选取3台机器组成的服务器集群为例。

初始化启动期间Leader选举流程如下图所示。

image.png


在集群初始化阶段,当有一台服务器ZK1启动时,其单独无法进行和完成Leader选举,当第二台服务器ZK2启动时,此时两台机器可以相互通信,每台机器都试图找到Leader,于是进入Leader选举过程。选举过程开始,过程如下:

(1) 每个Server发出一个投票。由于是初始情况,ZK1和ZK2都会将自己作为Leader服务器来进行投票,每次投票会包含所推举的服务器的myid和ZXID,使用(myid, ZXID)来表示,此时ZK1的投票为(1, 0),ZK2的投票为(2, 0),然后各自将这个投票发给集群中其他机器。

(2) 接受来自各个服务器的投票。集群的每个服务器收到投票后,首先判断该投票的有效性,如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。针对每一个投票,服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行比较,规则如下

· 优先检查ZXID。ZXID比较大的服务器优先作为Leader。

· 如果ZXID相同,那么就比较myid。myid较大的服务器作为Leader服务器。

对于ZK1而言,它的投票是(1, 0),接收ZK2的投票为(2, 0),首先会比较两者的ZXID,均为0,再比较myid,此时ZK2的myid最大,于是ZK2胜。ZK1更新自己的投票为(2, 0),并将投票重新发送给ZK2。

(4) 统计投票。每次投票后,服务器都会统计投票信息,判断是否已经有过半机器接受到相同的投票信息,对于ZK1、ZK2而言,都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)的投票信息,此时便认为已经选出ZK2作为Leader。

(5) 改变服务器状态。一旦确定了Leader,每个服务器就会更新自己的状态,如果是Follower,那么就变更为FOLLOWING,如果是Leader,就变更为LEADING。当新的Zookeeper节点ZK3启动时,发现已经有Leader了,不再选举,直接将直接的状态从LOOKING改为FOLLOWING。


4、Zookeeper集群运行期间Leader重新选

在Zookeeper运行期间,如果Leader节点挂了,那么整个Zookeeper集群将暂停对外服务,进入新一轮Leader选举。

假设正在运行的有ZK1、ZK2、ZK3三台服务器,当前Leader是ZK2,若某一时刻Leader挂了,此时便开始Leader选举。选举过程如下图所示。

image.png


(1) 变更状态。Leader挂后,余下的非Observer服务器都会讲自己的服务器状态变更为LOOKING,然后开始进入Leader选举过程。

(2) 每个Server会发出一个投票。在运行期间,每个服务器上的ZXID可能不同,此时假定ZK1的ZXID为124,ZK3的ZXID为123;在第一轮投票中,ZK1和ZK3都会投自己,产生投票(1, 124),(3, 123),然后各自将投票发送给集群中所有机器。

(3) 接收来自各个服务器的投票。与启动时过程相同。

(4) 处理投票。与启动时过程相同,由于ZK1事务ID大,ZK1将会成为Leader。

(5) 统计投票。与启动时过程相同。

(6) 改变服务器的状态。与启动时过程相同。


相关实践学习
基于MSE实现微服务的全链路灰度
通过本场景的实验操作,您将了解并实现在线业务的微服务全链路灰度能力。
目录
相关文章
|
6月前
|
存储 负载均衡 算法
深入浅出Zookeeper源码(七):Leader选举
对于一个分布式集群来说,保证数据写入一致性最简单的方式就是依靠一个节点来调度和管理其他节点。在分布式系统中我们一般称其为Leader。
203 6
|
6月前
|
消息中间件 分布式计算 算法
深入理解Zookeeper系列-3.Zookeeper实现原理及Leader选举源码分析(上)
深入理解Zookeeper系列-3.Zookeeper实现原理及Leader选举源码分析
512 0
|
1月前
|
分布式计算 负载均衡 算法
Hadoop-31 ZooKeeper 内部原理 简述Leader选举 ZAB协议 一致性
Hadoop-31 ZooKeeper 内部原理 简述Leader选举 ZAB协议 一致性
27 1
|
1月前
|
分布式计算 Hadoop
Hadoop-27 ZooKeeper集群 集群配置启动 3台云服务器 myid集群 zoo.cfg多节点配置 分布式协调框架 Leader Follower Observer
Hadoop-27 ZooKeeper集群 集群配置启动 3台云服务器 myid集群 zoo.cfg多节点配置 分布式协调框架 Leader Follower Observer
43 1
|
1月前
|
存储 SQL 消息中间件
Hadoop-26 ZooKeeper集群 3台云服务器 基础概念简介与环境的配置使用 架构组成 分布式协调框架 Leader Follower Observer
Hadoop-26 ZooKeeper集群 3台云服务器 基础概念简介与环境的配置使用 架构组成 分布式协调框架 Leader Follower Observer
44 0
|
2月前
|
存储 负载均衡 算法
分布式-Zookeeper-Master选举
分布式-Zookeeper-Master选举
|
4月前
|
存储 数据库
zookeeper 集群环境搭建及集群选举及数据同步机制
zookeeper 集群环境搭建及集群选举及数据同步机制
70 2
|
6月前
|
监控 算法 网络协议
深入理解Zookeeper系列-3.Zookeeper实现原理及Leader选举源码分析(下)
深入理解Zookeeper系列-3.Zookeeper实现原理及Leader选举源码分析
72 1
|
6月前
Zookeeper的选举机制原理(图文深度讲解)——过半选举
Zookeeper的选举机制原理(图文深度讲解)——过半选举
443 0
|
2月前
|
安全 应用服务中间件 API
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbo-2
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbo-2