zookeeper的通知机制


zookeeper的通知机制,包括恢复模式(投票选主)和广播模式(同步)。


1、Zookeeper的角色

  » 领导者(leader),负责进行投票的发起和决议,更新系统状态
  » 学习者(learner),包括跟随者(follower)和观察者(observer),follower用于接受客户端请求并想客户端返回结果,在选主过程中参与投票
  » Observer可以接受客户端连接,
将写请求转发给leader,但observer不参加投票过程,只同步leader的状态,observer的目的是为了扩展系统,提高读取速度
  » 客户端(client),请求发起方

    

     

  • Zookeeper的核心是原子广播,这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协
     议。
Zab协议有两种模式,它们分别是恢复模式(选主)和广播模式(同步)。当服务启动或者在领导者
   崩溃后,Zab就进入了恢复模式,当领导者被选举出来,且大多数Server完成了和leader的状态同步以后
    ,Zab进入广播模式。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。

  • 为了保证事务的顺序一致性,zookeeper采用了递增的事务id号(zxid)来标识事务。所有的提议(
   proposal)都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字,它高32位是epoch用来标识
     leader关系是否改变,每次一个leader被选出来,它都会有一个新的epoch,标识当前属于那个leader的

   统治时期。低32位用于递增计数。


2、Observer  

  • Zookeeper需保证高可用和强一致性;
  • 为了支持更多的客户端,需要增加更多Server;
  • Server增多,投票阶段延迟增大,影响性能;
  • 权衡伸缩性和高吞吐率,引入Observer
  • Observer不参与投票;
  • Observers接受客户端的连接,并将写请求转发给leader节点;
  • 加入更多Observer节点,提高伸缩性,同时不影响吞吐率


2.1 选主流程

      当leader崩溃或者leader失去大多数的follower,这时候zk进入恢复模式,恢复模式需要重新选举出一个新的leader,让所有的 Server都恢复到一个正确的状态。Zk的选举算法有两种:一种是基于basic paxos实现的,另外一种是基于fast paxos算法实现的。系统默认的选举算法为fast paxos。先介绍basic paxos流程:

        1 .选举线程由当前Server发起选举的线程担任,其主要功能是对投票结果进行统计,并选出推荐的Server;

        2 .选举线程首先向所有Server发起一次询问(包括自己);

        3 .选举线程收到回复后,验证是否是自己发起的询问(验证zxid是否一致),然后获取对方的id(myid),并存储到当前询问对象列表中,最后获取对方提议的leader相关信息(id,zxid),并将这些信息存储到当次选举的投票记录表中;

        4.  收到所有Server回复以后,就计算出zxid最大的那个Server,并将这个Server相关信息设置成下一次要投票的Server;

        5.  线程将当前zxid最大的Server设置为当前Server要推荐的Leader,如果此时获胜的Server获得n/2 + 1的Server票数, 设置当前推荐的leader为获胜的Server,将根据获胜的Server相关信息设置自己的状态,否则,继续这个过程,直到leader被选举出来。

    通过流程分析我们可以得出:要使Leader获得多数Server的支持,则Server总数必须是奇数2n+1,且存活的Server的数目不得少于n+1.

    每个Server启动后都会重复以上流程。在恢复模式下,如果是刚从崩溃状态恢复的或者刚启动的server还会从磁盘快照中恢复数据和会话信息,zk会记录事务日志并定期进行快照,方便在恢复时进行状态恢复。选主的具体流程图如下所示:

                                         zookeeper简介

      fast paxos流程是在选举过程中,某Server首先向所有Server提议自己要成为leader,当其它Server收到提议以后,解决epoch和 zxid的冲突,并接受对方的提议,然后向对方发送接受提议完成的消息,重复这个流程,最后一定能选举出Leader。其流程图如下所示:

                         zookeeper简介

2.2 同步流程

选完leader以后,zk就进入状态同步过程。

        1. leader等待server连接;

        2 .Follower连接leader,将最大的zxid发送给leader;

        3 .Leader根据follower的zxid确定同步点;

        4 .完成同步后通知follower 已经成为uptodate状态;

        5 .Follower收到uptodate消息后,又可以重新接受client的请求进行服务了。

流程图如下所示:

                                 zookeeper简介




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转载自blog.csdn.net/yblbbblwsle/article/details/80680359
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