【Zookeeper-02】zookeeper集群方案-优快云博客

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1 环境搭建

1.1 zoo.cfg配置

tickTime=2000
dataDir=/var/lib/zookeeper
clientPort=2181
# 集群中的follower服务器(F)与leader服务器(L)之间 初始连接 时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）
# 当超过设置倍数的 tickTime 时间，则连接失败
initLimit=5
# 集群中的follower服务器(F)与leader服务器(L)之间 请求和应答 之间能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）
# 如果 follower 在设置的时间内不能与leader 进行完成通信，那么此 follower 将被丢弃
syncLimit=2
# 配置组成集群的zk服务器节点
# server.X：server固定写法，X服务器的myid标识
# zookeeper01：节点地址或者域名
# 2888：Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口
# 3888：执行Leader选举时服务器相互通信的端口
# observer：标记为observer角色节点
server.1=zookeeper01:2888:3888
server.2=zookeeper02:2888:3888
server.3=zookeeper03:2888:3888
server.4=zookeeper04:2888:3888;
server.5=zookeeper05:2888:3888;
server.6=zookeeper06:2888:3888;observer

1.2 节点标识文件

文件位置：%%dataDir%%/myid
文件内容：一个数字，server.X中的X要跟这个数字保持一致

1.3 安装过程

1.1、1.2做完后，拷贝三份分别放到三台服务器上，并修改myid中的信息，然后依次启动服务

2 集群相关概念

2.1 集群角色

Leader：为客户端提供读服务和写服务。
Follower：提供读服务，参与Leader 的选举过程。
Observer：提供读服务，不参与 Leader 的选举过程，也不参与写操作的"过半写成功"策略，因此 Observer 可以在不影响写性能的情况下提升集群的读性能。

2.2 服务状态

LOOKING 不确定Leader状态。该状态下的服务器认为当前集群中没有Leader，会发起Leader选举。
FOLLOWING 跟随者状态。表明当前服务器角色是Follower，并且它知道Leader是谁。
LEADING 领导者状态。表明当前服务器角色是Leader，它会维护与Follower间的心跳。
OBSERVING 观察者状态。表明当前服务器角色是Observer，与Folower唯一的不同在于不参与选举，也不参与集群写操作时的投票。

2.3 其他信息

SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重
复，和myid一致。
ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，
集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端“更
新请求”的处理逻辑有关。
Epoch：每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是
相同的。每投完一次票这个数据就会增加

3 选举机制

假设我需要构建一个5个节点的Zookeeper服务，基本信息如下图所示。
在这里插入图片描述
什么时候会开始进行leader选举呢？

服务器第一次启动。
服务器运行期间无法和Leader保持连接。

3.1 服务器第一次启动

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；
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myid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
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；
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；
服务器5启动，同4一样当小弟。

3.2 服务器运行期间无法和Leader保持连接

当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态：

集群中本来就已经存在一个Leader。
对于第一种已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和Leader机器建立连
接，并进行状态同步即可。
集群中确实不存在Leader 。
假设集群正常运行后，某一时刻3和5服务器出现故障，剩下1、2和4三台服务器，超过半数，有条件选举出新的leader，因此开始进行Leader选举。选举Leader 的规则如下：
①EPOCH大的直接胜出
②EPOCH相同，事务id大的胜出
③事务id相同，服务器id大的胜出

4 脑裂问题

什么叫脑裂
脑裂问题：所谓的“脑裂”即“大脑分裂”，也就是本来一个“大脑”被拆分了两个或多个“大脑”。通俗的说，就是比如当你的 cluster 里面有两个节点，它们都知道在这个 cluster 里需要选举出一个 master。那么当它们两之间的通信完全没有问题的时候，就会达成共识，选出其中一个作为 master。但是如果它们之间的通信出了问题，那么两个结点都会觉得现在没有 master，所以每个都把自己选举成 master，于是 cluster 里面就会有两个 master。
Zookeeper是如何解决脑裂问题的？
Zookeeper为解决脑裂问题，要求集群内的节点数量为奇数个，即2N+1, 当网络分裂后，始终有一个集群的节点数量过半数，而另一个集群节点数量小于N+1（即小于半数）, 因为选主需要过半数节点同意，所以任何情况下集群中都只有一个leader，这样就避免了脑裂问题。