Zookeeper选举原理

greenkoala 发布于1月前 阅读60次
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Zookeeper选举原理

作为一个分布式应用程序协调服务,在大型网站中,其本身也是集群部署的,安装zookeeper的时候最好是单数节点,因为要选举。Zookeeper的leader节点是集群工作的核心,用来更新并保证leader和server具有相同的系统状态,Follower服务器是Leader的跟随者,用于接收客户端的请求并向客户端返回结果,在选举过程中参与投票。对于客户端来说,每个zookeeper都是一样的。

zookeeper提供了三种选择策略:

  • LeaderElection
  • AuthFastLeaderElection
  • FastLeaderElection

这里仅介绍默认的算法:FastLeaderElection。

基础概念

  • Sid:服务器id;
  • Zxid:服务器的事务id,数据越新,zxid越大;
  • epoch:逻辑时钟,在服务端是一个自增序列,每次进入下一轮投票后,就会加1;
  • server状态:

    • Looking(选举状态)
    • Leading(领导者状态,表明当前server是leader)
    • Following(跟随者状态,表明当前server是Follower)
    • Observing(观察者状态、表明当前server是Observer)。

选举步骤

当系统启动或者leader崩溃后,就会开始leader的选举。

  1. 状态变更。服务器启动的时候每个server的状态时Looking,如果是leader挂掉后进入选举,那么余下的非Observer的Server就会将自己的服务器状态变更为Looking,然后开始进入Leader的选举状态;
  2. 发起投票。每个server会产生一个(sid,zxid)的投票,系统初始化的时候zxid都是0,如果是运行期间,每个server的zxid可能都不同,这取决于最后一次更新的数据。将投票发送给集群中的所有机器;
  3. 接收并检查投票。server收到投票后,会先检查是否是本轮投票,是否来自looking状态的server;
  4. 处理投票。对自己的投票和接收到的投票进行PK:

    • 先检查zxid,较大的优先为leader;
    • 如果zxid一样,sid较大的为leader;

      根据PK结果更新自己的投票,在次发送自己的投票;

  5. 统计投票。每次投票后,服务器统计投票信息,如果有过半机器接收到相同的投票,那么leader产生,如果否,那么进行下一轮投票;
  6. 改变server状态。一旦确定了Leader,server会更新自己的状态为Following或者是Leading。选举结束。

补充说明:

  1. 在步骤2发送投票的时候,投票的信息除了sidzxid,还有:

    • electionEpoch:逻辑时钟,用来判断多个投票是否在同一轮选举周期中,该值在服务端是一个自增序列,每次进入新一轮的投票后,都会对该值进行加1操作。
    • peerEpoch:被推举的Leader的epoch。
    • state:当前服务器的状态。
  2. 为了能够相互投票,每两台服务器之间都会建立网络连接,为避免重复建立TCP连接,zk的server只允许sid大于自己的服务器与自己建立连接,否则断开当前连接,并主动和对方建立连接。
参考:

https://www.cnblogs.com/felix...

https://www.cnblogs.com/leesf...

https://www.cnblogs.com/ASPNE...

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