纵有疾风起
人生不言弃

ZK Leader选举

1、Zookeeper节点状态
LOOKING:寻找Leader状态,处于该状态需要进入选举流程
LEADING:领导者状态,处于该状态的节点说明是角色已经是Leader
FOLLOWING:跟随者状态,表示Leader已经选举出来,当前节点角色是follower
OBSERVER:观察者状态,表明当前节点角色是observer(不参与投票)

2、事务ID
ZooKeeper状态的每次变化都接收一个ZXID(ZooKeeper事务id)形式的标记。ZXID是一个64位的数字,由Leader统一分配,全局唯一,不断递增。 ZXID展示了所有的ZooKeeper的变更顺序。每次变更会有一个唯一的zxid,如果zxid1小于zxid2说明zxid1在zxid2之前发生。

3、Zookeeper集群初始化启动时Leader选举若进行Leader选举,则至少需要两台机器,这里选取3台机器组成的服务器集群为例。 初始化启动期间Leader选举流程如下图所示。

ZK Leader选举插图

在集群初始化阶段,当有一台服务器ZK1启动时,其单独无法进行和完成Leader选举,当第二台服务器ZK2启动时,此时两台机器可以相互通信,每台机器都试图找到Leader,于是进入Leader选举过程。选举过程开始,过程如下:

(1) 每个Server发出一个投票。由于是初始情况,ZK1和ZK2都会将自己作为Leader服务器来进行投票,每次投票会包含所推举的服务器的myid和ZXID,使用(myid, ZXID)来表示,此时ZK1的投票为(1, 0),ZK2的投票为(2, 0),然后各自将这个投票发给集群中其他机器。

(2) 接受来自各个服务器的投票。集群的每个服务器收到投票后,首先判断该投票的有效性,如检查是否是本轮投票、是否来自LOOKING状态的服务器。   

(3) 处理投票。针对每一个投票,服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行比较,规则如下     

  · 优先检查ZXID。ZXID比较大的服务器优先作为Leader。     

  · 如果ZXID相同,那么就比较myid。myid较大的服务器作为Leader服务器。   

  对于ZK1而言,它的投票是(1, 0),接收ZK2的投票为(2, 0),首先会比较两者的ZXID,均为0,再比较myid,此时ZK2的myid最大,于是ZK2胜。ZK1更新自己的投票为(2, 0),并将投票重新发送给ZK2。   

(4) 统计投票。每次投票后,服务器都会统计投票信息,判断是否已经有过半机器接受到相同的投票信息,对于ZK1、ZK2而言,都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)的投票信息,此时便认为已经选出ZK2作为Leader。   

(5) 改变服务器状态。一旦确定了Leader,每个服务器就会更新自己的状态,如果是Follower,那么就变更为FOLLOWING,如果是Leader,就变更为LEADING。当新的Zookeeper节点ZK3启动时,发现已经有Leader了,不再选举,直接将直接的状态从LOOKING改为FOLLOWING。

 4、Zookeeper集群运行期间Leader重新选在Zookeeper运行期间,如果Leader节点挂了,那么整个Zookeeper集群将暂停对外服务,进入新一轮Leader选举。 假设正在运行的有ZK1、ZK2、ZK3三台服务器,当前Leader是ZK2,若某一时刻Leader挂了,此时便开始Leader选举。选举过程如下图所示。

ZK Leader选举插图(1)

 (1) 变更状态。Leader挂后,余下的非Observer服务器都会讲自己的服务器状态变更为LOOKING,然后开始进入Leader选举过程。

 (2) 每个Server会发出一个投票。在运行期间,每个服务器上的ZXID可能不同,此时假定ZK1的ZXID为124,ZK3的ZXID为123;在第一轮投票中,ZK1和ZK3都会投自己,产生投票(1, 124),(3, 123),然后各自将投票发送给集群中所有机器。   

 (3) 接收来自各个服务器的投票。与启动时过程相同。

 (4) 处理投票。与启动时过程相同,由于ZK1事务ID大,ZK1将会成为Leader。

 (5) 统计投票。与启动时过程相同。

 (6) 改变服务器的状态。与启动时过程相同。

华为面试题:

举例,初始情况下5台机器,sid分别为1、2、3、4、5,逻辑时钟都是0。依次启动后,开始选举,所有的机器逻辑时钟自增为1。经过多次投票,假设第三台机器为leader,其他4台机器为follower,此时5台机器的逻辑时钟都为1。

​ 一般情况下,逻辑时钟应该都是相同的。但是,由于一些机器崩溃的问题,是可能出现逻辑时钟不一致的情况的。例如,上例中,sid=3的机器为leader。之后某一刻,sid为1、3的机器崩溃,zookeeper仍然可以正常对外提供服务。但需要重新选主,剩下的2、4、5重新投票选主,假设sid=5成为新的leader,逻辑时钟自增,由1变成2。之后某一刻,sid为5的机器奔溃,sid为1的机器复活,仍然有3台机器运行,zookeeper可以对外提供服务,但需要重新选主。重新选主,逻辑时钟自增,这时sid为2、4的机器的逻辑时钟是由2自增为3,而sid为1的机器的逻辑时钟是由1自增为2。这种情况下,就出现了逻辑时钟不一致的情况。这时,需要清除sid为1的机器内部的投票数据,因为这些投票数据都是过时的数据。

 

文章转载于:https://www.cnblogs.com/lm970585581/p/10298642.html

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