微服务实战系列之ZooKeeper(中)

发布时间:2023年12月19日

前言

昨日博主的第一篇ZooKeeper,对它自身具备的能力做了初步介绍。书接上文,马不停蹄,我们继续挖掘它内在的美,充分把握它的核心与脉络。

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揭秘ZooKeeper

Q:集群一致性协同是如何进行的

我们讲到分布式,一般是在集群环境下实现的。以ZooKeeper为例,它是如何保障集群环境下的成功运转呢?

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1. 节点角色

通过上图,我们认识一下ZooKeeper的3类节点:

  • Leader节点
    Leader作为ZooKeeper的领袖,有着举足轻重的作用。它是ZooKeeper集群环境如何稳定运行的关键,主要负责读写和调度等核心工作。如果它宕机了,一致性调度从此冷却,整个集群将面临群龙无首的局面,直至系统瘫痪。
  • Follower节点
    作为随从节点,主要负责客户端的读操作,如果遇到写申请, 需要转发Leader节点完成,自身不做任何处理。如Leader宕机,会立即参与Leader的选举,具有投票权。
  • Observer节点
    作为候选角色,Observer为提升整个集群的执行效率提供一定帮助,但仅限于读操作。不参与写,不参与Leader的选举。

了解3类节点后,我们大概知道每个Server(Node)是如何执行客户端申请以及Server集群内部是如何完成最终一致性协同的过程。

比如Client对任一类节点发起读操作,则每个节点均可立即返回本地数据,如此便提高了响应性能;
比如Client对Follower节点发起写操作,则它会写命令转交Leader完成,最后由Leader完成写操作和数据同步;
比如Leader发生宕机,则Follower们立即启动选举,任命新的Leader。而Observer完全可以“袖手旁观,置之不理”,此刻真是“开心开心极了...”
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2. 基础协议

为了实现上述一致性数据同步,ZooKeeper基于ZAB(Zookeeper Atomic Broadcast 原子广播协议)完成的。

ZAB准确来讲提供了一套完整的数据同步消息机制。(无论哪类节点)从接收客户端请求到客户端收到实时数据,并实现集群内部数据写操作的一致性,均是通过ZAB机制完成的。

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通过上图,我们了解到,Leader负责处理写请求,如其他节点接收到写请求,需转发Leader完成。那么Leader收到请求后,如何继续工作呢?

  1. 发布全局唯一事务申请zxid(zxid是64位的Long类型);
  2. 所有的Follower均对此申请进行反馈;
  3. Leader如收到反馈过半,则执行写提交,最后完成集群同步;
Q:集群选举如何进行的

我们都知道Leader至关重要,是维持ZooKeeper的集群健康运转的大脑。但天有不测风云,即使7*24高可用高可靠,也难免百密一疏。如果Leader真的宕机了? 如何维持集群秩序呢?

接下来,博主带着各位盆友,继续揭秘ZooKeeper中 Leader的选举过程。

既然有选举,就有投票,有投票,就有候选人,有投票人。那么候选人和投票人是怎么产生的,最终谁才能胜任?
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在正式讲解选项过程前,我们先了解一些基础知识。

1. 节点状态

在ZooKeeper集群中,涉及4中状态:

节点状态简介
LOOKING寻 找 Leader 状态,即开始选举的初始状态
FOLLOWING跟随者状态,表明当前节点为Follower
LEADING领袖状态,表明当前节点为Leader
OBSERVING观察者状态,表明当前节点为Observer
2. 节点ID

我们在搭建ZooKeeper集群时,一般需要为每个Server(Node)标识一个唯一的编号(从小到大,比如1.2.3,以此类推)。

这个ID一般记录在每个ZooKeeper Server中的数据文件中,安装时指定。

3. 奇数

ZooKeeper集群信仰奇数,为什么? 因为有“过半才OK”的理念。
所以我们在搭建集群时,务必按要求配置,否则ZooKeeper可能无法正常工作哦。

4. 投票选举Leader
选举场景简介
启动时选择此刻集群中的节点ID最大者投票。当然开始时,均可为自己投票,实时更新状态
故障恢复时根据ZXID顺序,优先执行,并选择此刻集群中的节点ID最大者投票

投票结束后,收到票数过半者则当选新一任Leader,其他节点自动更新为Follower,而Observer自必不说,全程不参与。

到此为止,我们具备了以上基础知识后,继续回看上图,是不是可以理解了?


结语

博主通过揭秘ZooKeeper内在的核心逻辑,剖析它是如何完成我们想象中的职责和工作的。通过以上内容,我们可以发现,无论是什么协议或算法,均服务于某个业务和技术场景。所以感谢前辈们的辛勤耕耘,才有ZooKeeper的用武之地。


历史回顾


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文章来源:https://blog.csdn.net/splendid_java/article/details/135029068
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