三、Zookeeper内部原理

Zookeeper采用半数机制确保集群可用,通常配置奇数台服务器。选举过程中,新启动的服务器会进行投票,ID最大的服务器成为Leader。节点分为持久型和临时型,Stat结构体记录了节点的各种状态信息,包括创建和更新的事务ID、时间戳等。监听器原理和写数据流程是其核心功能之一。

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1、选举机制(重点)

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。

Zookeeper 虽然在配置文件中并没有指定 Master 和 Slave。 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,如下图所示。

  1. 服务器 1 启动, 发起一次选举。服务器 1 投自己一票。此时服务器 1 票数一票,不够半数以上(3 票),选举无法完成,服务器 1 状态保持为 LOOKING;
  2. 服务器 2 启动, 再发起一次选举。服务器 1 和 2 分别投自己一票并交换选票信息:此时服务器 1 发现服务器 2 的 ID 比自己目前投票推举的(服务器 1)大,更改选票为推举服务器 2。此时服务器 1 票数 0 票,服务器 2 票数 2 票,没有半数以上结果,选举无法完成,服务器 1, 2 状态保持 LOOKING;
  3. 服务器 3 启动, 发起一次选举。此时服务器 1 和 2 都会更改选票为服务器 3。此次投票结果:服务器 1 为 0 票,服务器 2 为 0 票,服务器 3 为 3 票。此时服务器 3 的票数已经超过半数,服务器 3 当选 Leader。服务器 1, 2 更改状态为 FOLLOWING,服务器 3 更改状态为 LEADING;
  4. 服务器 4 启动, 发起一次选举。此时服务器 1, 2, 3 已经不是 LOOKING 状态,不会更改选票信息。交换选票信息结果:服务器 3 为 3 票,服务器 4 为 1 票。此时服务器 4服从多数,更改选票信息为服务器 3,并更改状态为 FOLLOWING;
  5. 服务器 5 启动,同 4 一样当小弟。

2、节点类型

Zookeeper中节点主要分为两类:持久型和临时型(短暂型)。每种类型有细分为两类:带编号的和不带编号的。(编号由父节点维护)

3、Stat结构体

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] stat /node1
cZxid = 0x1b
ctime = Sun Feb 13 22:24:58 CST 2022
mZxid = 0x1d
mtime = Sun Feb 13 22:26:11 CST 2022
pZxid = 0x22
cversion = 1
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3]
  • 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。
  • ctime: znode 被创建的毫秒数(从 1970 年开始)
  • mzxid: znode 最后更新的事务 zxid
  • mtime: znode 最后修改的毫秒数(从 1970 年开始)
  • pZxid: node 最后更新的子节点 zxid
  • cversion: znode 子节点变化号, znode 子节点修改次数
  • dataversion: znode 数据变化号
  • aclVersion: znode 访问控制列表的变化号
  • 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。
  • dataLength: znode 的数据长度
  • numChildren: znode 子节点数量

 4、监听器原理(重点)

5、写数据流程

 

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