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Zookeeper分佈式過程協同技術 – 群首選舉

Zookeeper分佈式過程協同技術 – 群首選舉

群首概念

群首為集群中服務器選擇出來的一個服務器,並被集群認可。設置群首目的在與對客戶端所發起的狀態變更請求進行排序,包括:create、setData、delete操作。群首將每一個請求轉換為一個事務並將事務發送給追隨者,確保集群按照群首確定的順序接受並處理這些事務。

Zookeeper事務

Zookeeper服務器會在本地處理只讀請求(例如:exists、getData、getChildren)。如果一台服務器接收到客戶端的getData請求,服務器讀取該狀態信息,並將這些信息返回客戶端。由於服務器在本地處理讀請求,所以在處理以只讀請求為主要負載時,性能會比較高。

那些會改變狀態的客戶端請求(create、delete、setData)將會被轉發給群首,由群首執行相應的請求,完成狀態的更新,這就是Zookeeper的事務。

選舉過程

每個服務器啟動後進入LOOKING狀態,服務器之間進行通信來選舉一個群首,通過信息交換對群首選舉達成共識。在本次選舉中勝出的服務器將進入LEADING狀態,而集群中其他服務器將進入FOLLOWING狀態。

群首選舉消息(leader election notifications)或簡單的稱為通知。當一個服務器進入LOOKING狀態就會向集群中的每一個服務器發送一個通知消息。消息中包含該服務器的投票信息。

投票信息包含服務器標識符(sid)和最近執行的事務的zxid信息,例如投票信息(1,5)代表機器ID為1,最近執行的事務zxid為5。

zxid為一個long型(64位)整數,分為2部分:時間戳部分和計數器部分,每個部分為32位。

 當一個服務器收到一個投票信息,該服務器將會根據以下規則修改自己的投票信息:

  1. 將接受的voteId和voteZxid作為一個標識符,並獲取接收方當前的投票中的zxid,用myZxid和mySid表示接收方服務器自己的值。
  2. 如果(voteZxid > myZxid)或者(voteZxid = myZxid 且 voteId > mySid),保留當前的投票信息。
  3. 否則,修改自己的投票信息,將voteZxid賦值給myZxid,將voteId賦值給mySid。

當一個服務器收到的仲裁數量的服務器發來的投票信息都一樣時,就表示群首選舉成功,如果被選舉的群首為某個服務器自己,該服務器將會開始行使群首角色,否則就會成為一個追隨者並嘗試連接被選舉的群首服務器。一旦連接成功,追隨者和群首之間將會進行狀態同步,在同步完成后,追隨者才可以處理新的請求。 

 

 

通過例子來演示選舉過程,三台服務器在分別發送出不同的選舉投票信息,其投票值包含服務器的標識符和最新的zxid。每個服務器都會收到另外兩個服務器發送的投票信息,在第一輪之後,服務器S2和S3將會改變其投票信息為(1,6),之後服務器S2和S3在改變投票信息之後會發送新的通知消息,S1服務器在接收到仲裁數量的通知消息擁有一樣的投票信息,最後S1被選舉出為集群的群首。

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