ZooKeeper选举机制详解

mac2026-02-12  12

Zookeeper选举机制

 

Zookeeper的选举机制是半数机制(Paxos协议):集群中半数以上机器存活,集群就可用。所以Zookeeper适合装在奇数台机器上。Zookeeper在配置文件没有指定master和slave,但是在Zookeeper工作时,是有一个节点为leader,其它为followrer,这个leader就是通过内部的选举机制临时产生的。集群中每台机器在选举过程中有这几种状态:LOOKING,FOLLOWING,OBSERVING(不参与投票),LEADING 

以一个简单的例子来说明整个选举的过程: 假设有五台服务器组成的 zookeeper 集群,它们的 id 从 1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么。

 

(1)服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了,它发出去的报没有任何响应,所以它的选举状态一直是LOOKING状态。 (2)服务器2启动,它与最开始启动的服务器1进行通信,互相交换自己的选举结果,由于两者都没有历史数据,所以id值较大的服务器2胜出,但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是 3),所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。 (3)服务器3启动,根据前面的理论分析,服务器3成为服务器1、2、3中的老大,而与上面不同的是,此时有三台服务器选举了它,所以它成为了这次选举的 leader。 (4)服务器4启动,根据前面的分析,理论上服务器4应该是服务器 1、2、3、4中最大的,但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3,所以它只能接收当小弟的命了。 (5)服务器5启动,同4一样当小弟。

 半数机制(paxos协议)

集群中半数以上机器存活,集群可用,所以Zookeeper适合安装奇数台服务器

内部选举

在分布式系统中选主最直接的方法是直接选定集群的一个节点为leader,其它的节点为follower,这样引入的一个问题是如果leader节点挂掉,整个集群就挂掉了。需要有一种算法自动选主,如果leader节点挂掉,则从follower节点中选出一个主节点。

 选举阶段 Leader election

最大ZXID也就是节点本地的最新事务编号,包含epoch和计数两部分。epoch是纪元的意思,相当于Raft算法选主时候的term,标识当前leader周期,每次选举一个新的Leader服务器后,会生成一个新的epoch

所有节点处于Looking状态,各自依次发起投票,投票包含自己的服务器ID和最新事务ID(ZXID)。如果发现别人的ZXID比自己大,也就是数据比自己新,那么就重新发起投票,投票给目前已知最大的ZXID所属节点。每次投票后,服务器都会统计投票数量,判断是否有某个节点得到半数以上的投票。如果存在这样的节点,该节点将会成为准Leader,状态变为Leading。其他节点的状态变为Following。

发现阶段 Discovery

为了防止某些意外情况,比如因网络原因在上一阶段产生多个Leader的情况。Leader集思广益,接收所有Follower发来各自的最新epoch值。Leader从中选出最大的epoch,基于此值加1,生成新的epoch分发给各个Follower。各个Follower收到全新的epoch后,返回ACK给Leader,带上各自最大的ZXID和历史事务日志。Leader选出最大的ZXID,并更新自身历史日志。

同步阶段 Synchronization

Leader刚才收集得到的最新历史事务日志,同步给集群中所有的Follower。只有当半数Follower同步成功,这个准Leader才能成为正式的Leader。

参考链接

 

 

 

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