Zookeeper叢集選舉機制以及資料同步機制

每天多學一點點~

話不多說，這就開始吧…進擊的爆裂無球~

文章目錄

• • Zookeeper叢集選舉機制以及資料同步機制
  • 1.前文
  • 2.Zookeeper的選舉機制
  • 3.Zookeeper的資料同步機制
  • 4.關于Zookeeper的一些面試題
  • 5.結語

1.前文

國慶快樂，舉國同慶~

之前寫過zookeeper的叢集搭建以及

Zookeeper的選舉及運維可視化檢視器及容災，因有點時間沒用Zookeeper，最近又深入學習了一下，研究研究它的選舉機制和資料同步機制，以便以後複習用~

2.Zookeeper的選舉機制

投票機制說明：

選舉分5個步驟：

1. 初始化leader選舉，投票

   給自己投票 myid zxid 0

2. 每個伺服器接受投票

   (1 0) (2,0) (3,0) >myid 誰最大誰就是leader

3. 處理投票

   别的伺服器 pk

4. 統計投票

5. 過半票數n=n/2+1;

   伺服器狀态變更

   Leader，其他票數低 f

依次啟動三個zk，發現192.168.73.132是leader，其餘兩個是follower，這是因為

1: 三個伺服器的myid分别是 1 2 3

2: 滿足過半統計，即一共三個，啟動第二個時候已經滿足過半，是以第二個自動是leader

若反過來啟動，即 按照 133-132-131的順序，則133是leader，因為 133的myid最大，且啟動132時候已經滿足過半，是以133是leader

選舉觸發：

那麼何時才會觸發選舉呢？

1. 服務節點初始化啟動
2. 半數以上的節點無法和Leader建立連接配接

當節點初始起動時會在叢集中尋找Leader節點，如果找到則與Leader建立連接配接，其自身狀态變化follower或observer。如果沒有找到Leader，目前節點狀态将變化LOOKING，進入選舉流程。

在叢集運作其間如果有follower或observer節點當機隻要不超過半數并不會影響整個叢集服務的正常運作。但如果leader當機，将暫停對外服務，所有follower将進入LOOKING 狀态，進入選舉流程。

3.Zookeeper的資料同步機制

Zookeeper 的資料同步是為了保證各節點中資料的一緻性，同步時涉及兩個流程，一個是正常的用戶端資料送出，另一個是叢集某個節點當機在恢複後的資料同步。

• 用戶端寫入請求：

  寫入請求的大至流程是，收leader接收用戶端寫請求，并同步給各個子節點。如下圖：

  

  但實際情況要複雜的多，比如 client 它并不知道哪個節點是leader ，有可能寫的請求會發給follower ，由follower在轉發給leader進行同步處理

  

  用戶端寫入流程說明：

1. client向zk中的server發送寫請求，如果該server不是leader，則會将該寫請求轉發給leader server，leader将請求事務以proposal形式分發給follower；
2. 當follower收到收到leader的proposal時，根據接收的先後順序處理proposal；
3. 當Leader收到follower針對某個proposal過半的ack後，則發起事務送出，重新發起一個commit的proposal
4. Follower收到commit的proposal後，記錄事務送出，并把資料更新到記憶體資料庫；
5. 當寫成功後，回報給client。

• 服務節點初始化同步：

  在叢集運作過程當中如果有一個follower節點當機，由于當機節點沒過半，叢集仍然能正常服務。當leader 收到新的用戶端請求，此時無法同步給當機的節點。造成資料不一緻。為了解決這個問題，當節點啟動時，第一件事情就是找目前的Leader，比對資料是否一緻。不一緻則開始同步,同步完成之後在進行對外提供服務。

  如何比對Leader的資料版本呢，這裡通過ZXID(事物ID)來确認。比Leader就需要同步。

  ZXID說明：

  ZXID是一個長度64位的數字，其中低32位是按照數字遞增，任何資料的變更都會導緻,低32位的數字簡單加1。高32位是leader周期編号，每當選舉出一個新的leader時，新的leader就從本地事物日志中取出ZXID,然後解析出高32位的周期編号，進行加1，再将低32位的全部設定為0。這樣就保證了每次新選舉的leader後，保證了ZXID的唯一性而且是保證遞增的。

  可以用運維四字指令檢視，之前文章中也說過

  echo stat|nc 127.0.0.1:2181

  比如 ：0x200000002 是目前的zxid，當leader變化時，高32變化，變成0x3 ，+1

  當資料變化時候，低32變化 +1 變成00000003

4.關于Zookeeper的一些面試題

1. 如果leader 節點當機，在恢複後它還能被選為leader嗎？

   不能，因為會重新選舉(選舉期間暫停對外服務，直到新的leader産生)，然後再次加進來，原來的leader會跟新的leader進行資料同步，變成follwer

2. 現在有三個節點， zk1,zk2,zk3， zk2是leader，zk2挂了的同時在zk1進行了delete操作，現在把zk1 和 zk3也挂掉，再把三個節點全部起來，那麼現在zk2還是leader嘛？

   不是。 因為你leader挂了之後，就會選舉出新的leader(zk3)，此時你在zk1中更新的資料（delete了一條資料）此時zk1和zk3的zxid是一緻的，已經同步呢！

   (你老的leader(zk2)中的資料不是最新的，怎麼好意思再給follower同步資料呢！)

   現在你又把zk1和zk3挂掉，再重新開機zk1,zk2,zk3，此時的選舉，不再是一開始根據myid誰大誰就是leader，而是基于zxid(節點的事物ID)誰大誰就是leader，因為zk1更新了資料，此時它的zxid是最大的，是以啟動後zk1是leader

   最後叢集狀态一緻的話，整個叢集的zxid都會一樣

5.結語

世上無難事，隻怕有心人，每天積累一點點，fighting！！！