Zookeeper選取機制的示例分析

Zookeeper 是一個分布式服務(wù)框架，主要是用來解決分布式應(yīng)用中遇到的一些數(shù)據(jù)管理問題如：統(tǒng)一命名服務(wù)、狀態(tài)同步服務(wù)、集群管理、分布式應(yīng)用配置項的管理等。我們可以簡單把 Zookeeper 理解為分布式家庭的大管家，那么管家團隊是如何選出Leader的呢？

zookeeper節(jié)點的4種狀態(tài):

LEADING：說明此節(jié)點已經(jīng)是leader節(jié)點，處于領(lǐng)導(dǎo)者地位的狀態(tài)，差不多就是一般集群中的master。但在zookeeper中，只有l(wèi)eader才有寫權(quán)限，其他節(jié)點（FOLLOWING）是沒有寫權(quán)限的，可以讀

LOOKING：選舉中，正在尋找leader，即將進入leader選舉流程中

FOLLOWING：跟隨者，表示當(dāng)前集群中的leader已經(jīng)選舉出來了，主要具備以下幾個功能點

向leader發(fā)送請求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）

接收leader消息并進行處理；

接收client發(fā)送過來的請求，如果為寫請求，會發(fā)送給Leader進行投票處理，然后返回client結(jié)果。

OBSERVING：OBSERVING和FOLLOWING差不多，但不參加投票和選舉，接受leader選舉后的結(jié)果

選舉過程:

假如有以下5臺機器server1、server2、server3、server4、server5 圖是網(wǎng)上扒的

每個server 自身都有一票，在初始化或者server崩潰數(shù)過半的時候，每個server都有一個自身的myid(zookeeper配置文件)，這里按1、2、3、4、5算

在選舉過程中主要是依據(jù)zxid和myid來進行輪訓(xùn)server然后比較統(tǒng)計投票

zxid (ZooKeeper Transaction Id，每次請求對應(yīng)一個唯一的zxid，如果zxid a

選舉分為兩種情況，初始化和leader掛掉的時候，要進行l(wèi)eader選舉，至少需要2臺機器，集群機器臺數(shù)基本是奇數(shù)

初始化

當(dāng)啟動初始化集群的時候，server1的myid為1，zxid為0 server2的myid為2，zxid同樣是0，以此類推。此種情況下zxid都是為0。先比較zxid，再比較myid

• 服務(wù)器1啟動，給自己投票，然后發(fā)投票信息，由于其它機器還沒有啟動所以它收不到反饋信息，服務(wù)器1的狀態(tài)一直屬于Looking(選舉狀態(tài))。
• 服務(wù)器2啟動，給自己投票，同時與之前啟動的服務(wù)器1交換結(jié)果，由于服務(wù)器2的myid大所以服務(wù)器2勝出，但此時投票數(shù)沒有大于半數(shù)，所以兩個服務(wù)器的狀態(tài)依然是LOOKING。
• 服務(wù)器3啟動，給自己投票，同時與之前啟動的服務(wù)器1,2交換信息，由于服務(wù)器3的myid最大所以服務(wù)器3勝出，此時投票數(shù)正好大于半數(shù)，所以服務(wù)器3成為領(lǐng)導(dǎo)者，服務(wù)器1,2成為小弟。
• 服務(wù)器4啟動，給自己投票，同時與之前啟動的服務(wù)器1,2,3交換信息，盡管服務(wù)器4的myid大，但之前服務(wù)器3已經(jīng)勝出，所以服務(wù)器4只能成為小弟。
• 服務(wù)器5啟動，后面的邏輯同服務(wù)器4成為小弟

當(dāng)選舉機器過半的時候，已經(jīng)選舉出leader后，后面的就跟隨已經(jīng)選出的leader，所以4和5跟隨成為leader的server3

所以，在初始化的時候，一般到過半的機器數(shù)的時候誰的myid最大一般就是leader

運行期間

按照上述初始化的情況，server3成為了leader，在運行期間處于leader的server3掛了，那么非Observer服務(wù)器server1、server2、server4、server5會將自己的節(jié)點狀態(tài)變?yōu)長OOKING狀態(tài)

1、開始進行l(wèi)eader選舉?，F(xiàn)在選舉同樣是根據(jù)myid和zxid來進行

2、首先每個server都會給自己投一票競選leader。假設(shè)server1的zxid為123，server2的zxid為124，server4的zxid為169，server5的zxid為188

3、同樣先是比較zxid再比較，server1、server2、server4比較server4根據(jù)優(yōu)先條件選舉為leader。然后server5還是跟隨server4，即使server5的zxid最大，但是當(dāng)選舉到server4的時候，機器數(shù)已經(jīng)過半。不再進行選舉，跟隨已經(jīng)選舉的leader

zookeeper集群為保證數(shù)據(jù)的一致性所有的操作都是由leader完成，之后再由leader同步給follower。重點就在這兒，zookeeper并不會確保所有節(jié)點都同步完數(shù)據(jù)，只要有大多數(shù)節(jié)點（即n/2+1）同步成功即可。

咱們假設(shè)有一個寫操作成功那么現(xiàn)在數(shù)據(jù)只存在于節(jié)點leader，之后leader再同步給其他follower。這時候宕掉3個機器，已經(jīng)過半的機器無法進行投票選舉，剩余2臺不足過半，無法選舉=無法提供任何服務(wù)。再啟動一個機器恢復(fù)服務(wù)。所以宕掉的機器不要過半，過半就會導(dǎo)致無法正常服務(wù)。

在leader選舉的時候會有30s-120s的過程，在這期間也是無法提供服務(wù)的。如果用zookeeper要作為服務(wù)發(fā)現(xiàn)是個弊端，基本無法忍受，zookeeper本身是一個CP系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的一致性，在恢復(fù)的時候再提供服務(wù)，并沒有多好高可用的方案。如果leader發(fā)生故障選舉時無法提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)對一個大型應(yīng)用來說可能是致命的。它可以為同在一個分布式系統(tǒng)中的其他服務(wù)提供：統(tǒng)一命名服務(wù)、配置管理、分布式鎖服務(wù)、集群管理等功能）是個偉大的開源項目，很成熟