Zookeeper内部原理

本文详细解析了Zookeeper的选举机制,包括半数机制和Leader选举过程,并介绍了持久和短暂节点的区别,以及Stat结构体的作用。通过具体实例阐述了Zookeeper如何确保集群稳定性和数据一致性。

选举机制

1)半数机制: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。

2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定MasterSlave但是,Zookeeper工作时,是有一个节点为Leader,其他则为Follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的。

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,它发出去的报文没有任何响应,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。

节点类型

持久(Persistent):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点不删除

短暂(Ephemeral):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点自己删除

1)持久化目录节点

客户端Zookeeper断开连接后,该节点依旧存在

2)持久化顺序编号目录节点

客户端Zookeeper断开连接后,该节点依旧存在,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

3)临时目录节点

客户端Zookeeper断开连接后,该节点被删除

4)临时顺序编号目录节点

客户端Zookeeper断开连接后,该节点被删除,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号。

说明:创建znode时设置顺序标识,znode名称后会附加一个值,顺序号是一个单调递增的计数器,由父节点维护

注意:在分布式系统中,顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序,这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

 Stat结构体

1)czxid-创建节点的事务zxid

每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳,也就是ZooKeeper事务ID。

事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid,如果zxid1小于zxid2,那么zxid1在zxid2之前发生。

2)ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)

3)mzxid - znode最后更新的事务zxid

4)mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)

5)pZxid-znode最后更新的子节点zxid

6)cversion - znode子节点变化号,znode子节点修改次数

7)dataversion - znode数据变化号

8)aclVersion - znode访问控制列表的变化号

9)ephemeralOwner- 如果是临时节点,这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。

10dataLength- znode的数据长度

11numChildren - znode子节点数量

监听器原理

1监听原理详解

1)首先要有一个main()线程

2)在main线程中创建Zookeeper客户端,这时就会创建两个线程,一个负责网络连接通信(connet),一个负责监听listener

3)通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper

4)在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中

5Zookeeper监听到有数据或路径变化,就会将这个消息发送给listener线程

6listener线程内部调用了process()方法

2常见监听

1)监听节点数据的变化

get path [watch]

 2)监听子节点增减的变化

ls path [watch]

写数据流程

 

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