zookeeper 原理
简介
ZooKeeper是一个分布式的,开放源码的分布式应用程序协调服务。目的是提供一种可靠的、可扩展的、分布式的、可配置的协调机制来统一系统的状态。原理:通知机制(观察者模式) + 文件系统。集群大小:奇数最好,选举条件是要求超过总数的一半。
特点
最终一致性:client不论连接到哪个Server,展示给它都是同一个视图,这是zookeeper最重要的性能。
可靠性:具有简单、健壮、良好的性能,如果消息m被到一台服务器接受,那么它将被所有的服务器接受。
实时性:Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息,或者服务器失效的信息。但由于网络延时等原因,Zookeeper不能保证两个客户端能同时得到刚更新的数据,如果需要最新数据,应该在读数据之前调用sync()接口。
等待无关(wait-free):慢的或者失效的client不得干预快速的client的请求,使得每个client都能有效的等待。
原子性:更新只能成功或者失败,没有中间状态。
顺序性:包括全局有序和偏序两种:全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布,则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布;偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布,a必将排在b前面。
工作原理
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,恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。
为了保证事务的一致性,采用了递增的事务 id号(zxid)来表示事务。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。
选主流程
进入条件:
系统刚刚启动
leader崩溃
leader失去大多数的follower
目的:选举出一个新的Leader
方法:basic paxos和fast paxos(默认)
工作流程
Leader
主要功能:
恢复数据
维持与Learner的心跳,接收Learner请求并判断Learner的请求消息类型;
Learner的消息类型主要有PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息,根据不同的消息类型,进行不同的处理。
PING消息是指Learner的心跳信息;REQUEST消息是Follower发送的提议信息,包括写请求及同步请求;ACK消息是Follower的对提议的回复,超过半数的Follower通过,则commit该提议;REVALIDATE消息是用来延长SESSION有效时间。
Follower
功能:
向Leader发送请求(PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息)
接收Leader消息并进行处理;
接收Client的请求,如果为写请求,发送给Leader进行投票;
返回Client结果。
消息类型:
PING消息: 心跳消息
PROPOSAL消息:Leader发起的提案,要求Follower投票;
COMMIT消息:服务器端最新一次提案的信息;
UPTODATE消息:表明同步完成;
REVALIDATE消息:根据Leader的REVALIDATE结果,关闭待revalidate的session还是允许其接受消息;
SYNC消息:返回SYNC结果到客户端,这个消息最初由客户端发起,用来强制得到最新的更新。
observer
observer流程和Follower的唯一不同的地方就是observer不会参加leader发起的投票
工作流程示例
写操作
写操作时,请求发给某server,再由server转发给leader,leader给每个server发送投票消息,每个server把投票结果传给leader,要是有半数server同意此请求,leader就会commit到每个服务器执行写操作
单个follower挂掉
一个follower挂了,修复好之后会和leader通过一致性协议修复follower数据,达到每个server上数据最终一致
为什么节点的个数要求是奇数?
集群中只要有过半的机器是正常工作的,那么整个集群对外就是可用的。假设有2个节点,则如果挂掉1个节点,整个集群不可工作,即容忍度为0;假设有3个节点,则如果挂掉1个节点,整个集群正常的仍过半,仍然可以工作,即容忍度为1. 因此 2n和2n-1的容忍度是一样的,都是n-1,所以为了更高效应该为奇数。
转载于:https://www.cnblogs.com/ipyanthony/p/9289882.html
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