zookeeper 实现master选举

概述

Master选举是一个在分布式系统中非常常见的应用场景。在分布式系统中Master往往用来协调集群中其他系统单元，具有对分布式系统状态变更的决定权。例如，在一些读写分离的应用场景中，客户端的写请求往往是由Master来处理的；而在另一些场景中，Master则常常负责处理一些复杂的逻辑，并将处理结果同步给集群中的其他单元。

思路

在zookeeper中实现Master选举可以利用强一致性，它能够很好的保证在分布式高并发下节点创建的全局唯一性。

现假定有3个client同时向zookeeper server发出创建临时节点/lock的请求，其中能成功注册的就是master节点。由于是临时节点，当master节点崩溃或主动放弃master时/lock节点便会销毁。其它的client又能重新选举master。

实现代码

Curator把原生API的节点创建、事件监听和自动选举进行整合封装，提供了一套简单易用的解决方案，同时也对master提供了直接支持。

Curator提供了两种选举方案：Leader Latch和Leader Election。下面分别介绍这两种选举方案。

maven依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
</dependency>

• Leader Latch
  随机从候选着中选出一台作为leader，选中之后除非调用close()释放leadship，否则其他的后选择无法成为leader。其中spark使用的就是这种方法。
  实现代码：

  public class Leader1 {
  
      private static final String PATH = "/leader";
      private static final int COUNT = 5;
  
      public static void main(String[] args) throws Exception
      {
          List<CuratorFramework> clients = new ArrayList<>();
          List<LeaderLatch> leaders = new ArrayList<>();
  
          for (int i = 1; i <= COUNT; i++)
          {
              CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("192.168.1.161:2181").
                      sessionTimeoutMs(10000).retryPolicy(new RetryNTimes(3,5)).
                      namespace("test").build();
              client.start();
              clients.add(client);
              final LeaderLatch example = new LeaderLatch(client, PATH, "Client #" + i);
              example.addListener(new LeaderLatchListener() {
                  @Override
                  public void isLeader() {
                      System.out.println(example.getId() +  ":I am leader. I will do something!");
                  }
  
                  @Override
                  public void notLeader() {
                      System.out.println(example.getId() +  ":I am not leader. I will do nothing!");
                  }
              });
              example.start();
              leaders.add(example);
          }
          Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
  
          for(LeaderLatch leader:leaders){
              CloseableUtils.closeQuietly(leader);
          }
          for(CuratorFramework client:clients){
              CloseableUtils.closeQuietly(client);
          }
      }
  }
  

  运行结果：

  Client #2:I am leader. I will do something!
  

  本例中启动了5个client，其中会有一个会被随机选为leader。通过注册监听的方式来判断自己是否成为leader。调用close()方法释放当前领导权。

• Leader Election
  通过LeaderSelectorListener可以对领导权进行控制， 在适当的时候释放领导权，这样每个节点都有可能获得领导权。 而LeaderLatch则一直持有leadership， 除非调用close方法，否则它不会释放领导权。
  实现代码：

  public class Leader2 {
  
      private static final String PATH = "/leader";
      private static final int COUNT = 5;
  
      public static void main(String[] args) throws Exception {
          List<CuratorFramework> clients = new ArrayList<>();
          List<LeaderSelector> selectors = new ArrayList<>();
  
          for (int i = 1; i <= COUNT; i++)
          {
              CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("192.168.1.161:2181").
                      sessionTimeoutMs(10000).retryPolicy(new RetryNTimes(3,5)).
                      namespace("test").build();
              client.start();
              clients.add(client);
              final String name = "client#" + i;
              LeaderSelector leaderSelector = new LeaderSelector(client, PATH, new LeaderSelectorListener() {
                  @Override
                  public void takeLeadership(CuratorFramework client) throws Exception {
                      System.out.println(name + ":I am leader.");
                      Thread.sleep(2000);
                  }
                  @Override
                  public void stateChanged(CuratorFramework client, ConnectionState newState) {
  
                  }
              });
              leaderSelector.autoRequeue();
              leaderSelector.start();
              selectors.add(leaderSelector);
          }
          Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
  
          for(CuratorFramework client : clients){
              CloseableUtils.closeQuietly(client);
          }
          for(LeaderSelector selector : selectors){
              CloseableUtils.closeQuietly(selector);
          }
      }
  }

  运行结果：

  client#4:I am leader.
  client#5:I am leader.
  client#1:I am leader.
  client#3:I am leader.
  client#2:I am leader.
  client#4:I am leader.
  client#5:I am leader.
  client#1:I am leader.
  client#3:I am leader.
  

  本示例创建了5个LeaderSelector并对起添加监听，当被选为leader之后，调用takeLeadership方法进行业务逻辑处理，处理完成即释放领导权。其中autoRequeue()方法的调用确保此实例在释放领导权后还可能获得领导权。

参考

https://cloud.tencent.com/developer/article/1015380