分布式协调组件Zookeeper之 选举机制与ZAB协议

Zookeeper简介: Zookeeper是什么:

  Zookeeper 是⼀个分布式协调服务的开源框架。 主要⽤来解决分布式集群中应⽤系统的⼀致性问题, 例如怎样避免同时操作同⼀数据造成脏读的问题。分布式系统中数据存在⼀致性的问题!!

ZooKeeper 本质上是⼀个分布式的⼩⽂件存储系统。 提供基于类似于⽂件系统的⽬录树⽅式的数 据存储,并且可以对树中的节点进⾏有效管理。

ZooKeeper 提供给客户端监控存储在zk内部数据的功能,从⽽可以达到基于数据的集群管理。 诸 如: 统⼀命名服务(dubbo)、分布式配置管理(solr的配置集中管理)、分布式消息队列 (sub/pub)、分布式锁、分布式协调等功能。

架构组成:

分布式协调组件Zookeeper之 选举机制与ZAB协议

 

 Leader

Zookeeper 集群⼯作的核⼼⻆⾊

集群内部各个服务器的调度者。

事务请求(写操作) 的唯⼀调度和处理者,保证集群事务处理的顺序性;对于 create, setData, delete 等有写操作的请求,则需要统⼀转发给leader 处理, leader 需要决定编号、执 ⾏操作,这个过程称为⼀个事务。

Follower

处理客户端⾮事务(读操作) 请求,

转发事务请求给 Leader;

参与集群 Leader 选举投票 2n-1台可以做集群投票。

此外,针对访问量⽐较⼤的 zookeeper 集群, 还可新增观察者⻆⾊。

Observer

观察者⻆⾊,观察 Zookeeper 集群的最新状态变化并将这些状态同步过来,其对于⾮事务请求可 以进⾏独⽴处理,对于事务请求,则会转发给 Leader服务器进⾏处理。

不会参与任何形式的投票只提供⾮事务服务,通常⽤于在不影响集群事务处理能⼒的前提下提升集 群的⾮事务处理能⼒。增加了集群增加并发的读请求

ZK也是Master/slave架构,但是与之前不同的是zk集群中的Leader不是指定⽽来,⽽是通过选举产⽣。

Zookeeper 特点:

1.Zookeeper:⼀个领导者(leader:⽼⼤),多个跟随者(follower:⼩弟)组成的集群。

2. Leader负责进⾏投票的发起和决议,更新系统状态(内部原理)

3. Follower⽤于接收客户请求并向客户端返回结果,在选举Leader过程中参与投票

4. 集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper集群就能正常服务。

5. 全局数据⼀致:每个server保存⼀份相同的数据副本,Client⽆论连接到哪个server,数据都是⼀ 致的。

6. 更新请求顺序进⾏(内部原理)

7. 数据更新原⼦性,⼀次数据更新要么成功,要么失败

Zookeeper 节点 之 ZNode 类型:

Zookeeper 节点类型可以分为三⼤类:

持久性节点(Persistent)

临时性节点(Ephemeral)

顺序性节点(Sequential)

在开发中在创建节点的时候通过组合可以⽣成以下四种节点类型:持久节点、持久顺序节点、临时节 点、临时顺序节点。不同类型的节点则会有不同的⽣命周期

持久节点:是Zookeeper中最常⻅的⼀种节点类型,所谓持久节点,就是指节点被创建后会⼀直存在服 务器,直到删除操作主动清除

持久顺序节点:就是有顺序的持久节点,节点特性和持久节点是⼀样的,只是额外特性表现在顺序上。 顺序特性实质是在创建节点的时候,会在节点名后⾯加上⼀个数字后缀,来表示其顺序。

临时节点:就是会被⾃动清理掉的节点,它的⽣命周期和客户端会话绑在⼀起,客户端会话结束,节点 会被删除掉。与持久性节点不同的是,临时节点不能创建⼦节点。

临时顺序节点:就是有顺序的临时节点,和持久顺序节点相同,在其创建的时候会在名字后⾯加上数字 后缀

事务ID:

  在ZooKeeper中,事务是指能够改变ZooKeeper服务器状态的操作,我们也称之为事务操作或更新 操作,⼀般包括数据节点创建与删除、数据节点内容更新等操作。对于每⼀个事务请求,ZooKeeper都 会为其分配⼀个全局唯⼀的事务ID,⽤ ZXID 来表示,通常是⼀个 64 位的数字。每⼀个 ZXID 对应⼀次 更新操作,从这些ZXID中可以间接地识别出ZooKeeper处理这些更新操作请求的全局顺序 zk中的事务指的是对zk服务器状态改变的操作(create,update data,更新字节点);zk对这些事务操作都 会编号,这个编号是⾃增⻓的被称为ZXID。

ZNode 的状态信息:

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