Zookeeper是怎么进行选举的?

简介: 《基础》
节点的状态

looking 正在参与竞选状态,会参与投票 leading 选举结束,主节点的状态 following 选举结束,从节点的状态 一开始所有节点都是looking状态,进行选举,选举出主节点后, 主节点的状态是leading,其他节点状态是following,主节点挂了之后,需要进行新一轮的选举,所有节点又变成looking。

所有节点都有两个属性,SID:节点ID,zoo.cfg中配置的myid,ZXID:节点当前的最大事务ID 选举的目的就是选目前所有节点中拥有最大ZXID的节点作为Leader,如果拥有的ZXID相同,就选取SID最大的节点作为Leader。

全新的集群leader选举

启动时,当集群没有leader时,每个机器会将票投给SID最大的机器(越晚加入的机器SID越大) 有leader时会将票投给leader。 假设有五个节点,一开始A启动时之会将票投给自己,B启动时之后将票投给B,A也投给B,C启动时,A,B,C都投个C C得票超过半数,C成为leader,之后加入的D,E也只会投给C。

非全新的集群leader选举

基本原则是

1.选epoch值大的,epoch值小的投票结果会被忽略掉。 2.epoch值相同时,把票投给ZXID大的节点。 3.ZXID相同时,把票投给SID(server id)大的节点。 得票超过半数的节点会成为leader。 通常是数据越新的节点越有可能成为主节点。

投票阶段
1.初始化选票

将逻辑时钟+1,初始化选票, 每个节点都会投给自己,然后选票发给其他节点

2.处理选票信息

从其他节点B收到投票信息后,进行处理

2.1 如果本节点的逻辑时钟小于接受这条投票的逻辑时钟,

说明本节点之前错过了上一轮的投票,将当前存储的选票信息清空,

2.2 如果本节点的逻辑时钟大于接受的这条投票的逻辑时钟,那么忽略掉这条投票信息。

2.3 本节点的逻辑时钟等于接受的这条投票的逻辑时钟,那么进行处理,与本节点当前投票的结果进行比较 先比较ZXID(数据ID,越大代表数据越新),ZXID越大的应该当leader,ZXID相同比较SID,SID越大的当leader。

2.4如果比较的结果跟当前节点的投票结果不一致,那么需要更改选票,将更改后的选票结果发送给其他节点。

2.5 将其他节点B的投票结果记录下来

3.统计选票

对当前收到的所有投票信息进行统计,看是否有节点获得半数以上的选票,有的话就将它设置为leader,然后终止投票,否则继续投票,继续步骤2。

4.发现阶段

所有follower会向leader发送epoch和ZXID(最大事务ID),然后leader选取最大的事务ID作为当前最新的ID

5.同步阶段

通知其他follower节点进行同步,将数据更新到最大的事务ID。

原子广播阶段

这时正式向客户端提供服务,leader接受客户端的写请求后,会将请求通过队列发送个每个节点,每个节点收到消息后将记录写到磁盘, 并且返回ACK给leader,当半数以上的从节点返回ACK后,leader才commit这条更新。

https://www.ymq.io/2018/05/23/zookeeper-election/

https://blog.csdn.net/MuErHuoXu/article/details/85864535

https://blog.csdn.net/hotchange/article/details/81192122

Zookeeper工作流程?

首先客户端连接zookeeper集群中的任何一个节点,可以是leader节点,也可以是follower节点,一旦连接,节点会给客户端分配会话ID,并向客户端发送确认,如果客户端收到确认,那么连接成功,客户端会有规律地给zookeeper发送心跳包,确保连接没有断开。

  • 客户端向zookeeper从节点发送读请求,节点会直接从数据库中找到这个节点的数据然后返回。
  • 客户端向zookeeper从节点发送写请求,节点会将znode路径和数据转发到leader节点,leader会将写请求转换为proposal提案,并且分配一个事务ID zxid,将这个proposal放到每个节点的队列(主节点会给每个从节点分配一个专用队列)中去,然后会根据先进先出的策略,将消息发送给从节点,从节点接收到后会将事务写入到磁盘中去,然后返回ACK响应给主节点,当主节点接收到半数以上的从节点的ACK响应后,主节点会认为这个事务提交成功,完成这个事务提交,同时给所有从节点发送commit消息,从节点接收到消息后,会将这条事务提交。

由此看来zookeeper没法保证客户端读取的都是最新的数据,

分布式

分布式最大的难点在于各个节点的状态怎么同步。

CAP理论

C是一致性,Consistency,就是各个节点保存的数据都是最新的。

A是Availability, 可用性,每次请求都可以获得响应,但是没法保证是最新的响应。

P是分区容错性(Partition tolerance),就是每个节点可能都存在于不同的子网络,也就是不同的分区,不同分区之间的通信总是有可能发生故障的,或者总是有可能存在一些节点挂了的情况。

可以认为P总是成立的,C和A是无法同时做到。所以一般对于数据一致性要求特别高的业务,例如支付,交易相关的业务,就是会优先保证一致性C和分区容错性P,就是保证数据一致性,例如让所有子节点都收到更新后才算提交成功,就像MySQL主从同步中的全同步模式一样。普通的业务是优先保证可用性A和分区容错性P,比如在MySQL主从同步时,默认就是异步的方式,我们执行一条更新SQL,只需要主节点更新成功就行就对事务进行提交,不需要等待从节点更新数据成功,主节点会异步把SQL发送给从节点。

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