Zookeeper学习2：原理、常用脚本、选举机制、监听器

news2024/11/17 21:44:55

文章目录

- 原理
- - 选举机制（重点）
  - - 情况1：正常启动集群
    - 情况2：集群启动完，中途有机器挂了
  - 监听器
  - 客户端向服务端写入数据
  - - 客户端向服务端Leader节点写入
    - 客户端向服务端Follower节点写入
  - Paxos算法（每个节点都可以提议者）
  - ZAB协议算法 - Paxos算法的改良 - 集群仅能一位提议者（即Leader）
  - - 认识
    - 崩溃恢复
    - - Leader挂，重新选举
      - 数据恢复
  - CAP理伦
- 脚本
- - 集群统一启动、关闭、状态查看脚本
- 源码分析（粗略）
- - 辅助源码
  - - 持久化
    - 序列化
  - 服务端启动流程
  - 服务端选举Leader流程
  - Leader、Follower数据同步流程
  - 服务端Leader启动Zk过程
  - 服务端Follower启动Zk过程
  - 客户端连接Zk服务端过程

原理

选举机制（重点）

情况1：正常启动集群

集群正常总固定票数： conf/zoo.cfg里面的server.的配置行数

特点：

一旦选举出领导leader，除非作为leader的zookeeper挂了，否则不会在重新选举，其他新进的zookeeper集群都作为追随者Following
存活的zookeeper机器必须【集群正常总固定票数】的一半以上才会进行选举leader角色，否则一直是Looking
zookeeper可以给自己投票，一旦每个人的票数都一样，交换myid查看后，谁大就把投自己的票改投成myid最大的那个

在这里插入图片描述

集群中5台zookeeper机器依次启动后选举领导的整个过程
在这里插入图片描述

情况2：集群启动完，中途有机器挂了

监听器

流程： zookeeper客户端告知服务端需要监听某某节点的数据变化，服务端一旦节点发生变化，就将变化通知内容推送给客户端

在这里插入图片描述

监听数据的变化
在这里插入图片描述

监听子节点增删的变化
在这里插入图片描述

客户端向服务端写入数据

客户端向服务端Leader节点写入

流程： Leader会传递给Follower去写入，如果 超半数的zookeeper都写入成功，则Leader服务端机器会告诉客户端数据写入成功 ，剩下Follower还未写入的Leader会慢慢通知他们写入，反正最终zookeeper服务端集群内所有机器都写入成功

在这里插入图片描述

客户端向服务端Follower节点写入

流程： Follower会先将 客户端的写入请求转给Leader，Leader自己将写入请求先执行，在将这个写入请求分发给集群内所有Follower机器 ，所有集群中超过半数的zookeeper都写入成功，则Leader会告知当初最开始那台Follower机器说明此次写入成功，然后由该台Follower告知客户端集群此次写入成功

在这里插入图片描述

Paxos算法（每个节点都可以提议者）

Paxos算法： 基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。快速正确的在一个分布式系统保持数据值一致，保证无论发生任何异常都不会破坏系统的一致性

Propose（提议）： 任务编号

Proposal（提案）： 任务编号+任务内容

在这里插入图片描述

Paxos算法完美情况
在这里插入图片描述

Paxos算法弊端
在这里插入图片描述

ZAB协议算法 - Paxos算法的改良 - 集群仅能一位提议者（即Leader）

认识

概念： 只有一台客户端(Leader)负责处理外部的写事务请求，然后Leader客户端将数据同步到其他Follower节点。即Zookeeper只有一个Leader可以发起提案

此图对应的是上图的流程图
在这里插入图片描述

崩溃恢复

Leader挂，重新选举

数据恢复

CAP理伦

分布式系统最多同时满足CAP其中的两项，不可能三项同时满足

Zookeeper：满足的是CP的两项要求

脚本

集群统一启动、关闭、状态查看脚本

zk.sh

#!/bin/bash
# 运行此脚本前必须把当前机器人的公私密钥给到目标运行机器 == 要不然每次运行此脚本时都会叫你输入每台目标机器的密码
# 命令1（本机生成RSA公私密钥）：ssh-keygen -t rsa
# 命令2（将密钥传给目标三台机器即192.168.19.107、192.168.19.108、192.168.19.109 ）：ssh-copy-id root@目标机器IP




for currentHostName in 192.168.19.107 192.168.19.108 192.168.19.109
do
	echo "=================zookeeper【${currentHostName}】【$1】==============================="
	case $1 in
	"start") {
	  ssh $currentHostName "cd /opt/module/zookeeper-3.9.1 && sh bin/zkServer.sh start"
	}
	;;


	"stop") {
	  ssh $currentHostName "cd /opt/module/zookeeper-3.9.1 && sh bin/zkServer.sh stop"
	}
	;;

	"status") {
	  ssh $currentHostName "cd /opt/module/zookeeper-3.9.1 && sh bin/zkServer.sh status"
	}
	;;

	*) {
	  echo "未知命令，仅支持start|stop|status"
	}

	esac


done

在这里插入图片描述

源码分析（粗略）

辅助源码

持久化

数据存储： 集群中的数据会在内存（树）、磁盘中各存一份

接口： 快照【org.apache.zookeeper.server.persistence.SnapShot】、事务记录【org.apache.zookeeper.server.persistence.TxnLog】

事务日志（txnlog）： ZooKeeper会将所有的写操作以事务的形式记录在事务日志中，这些写操作包括创建节点、更新节点数据、删除节点等。事务日志是一个追加写的日志文件，用于记录每个写操作的详细信息。通过事务日志，ZooKeeper可以保证数据的一致性和持久性

快照（snapshot）： ZooKeeper定期会生成一个快照文件，用于保存当前内存中所有节点的状态。快照文件包含了所有节点的数据和元数据信息。当ZooKeeper服务器启动时，会首先加载最新的快照文件，然后通过回放事务日志来恢复到最新的状态。

Zookeeper启动数据恢复流程： 先加载最新的快照文件，然后通过回放事务日志来将数据恢复到最新的状态

在这里插入图片描述

序列化

接口： 序列化、反序列化【org.apache.jute.Record】

在这里插入图片描述

服务端启动流程

入口类： org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain#main

在这里插入图片描述

服务端选举Leader流程

在这里插入图片描述

Leader、Follower数据同步流程

概括： Follower必须去看Leader保持一致，而不是Leader跟Follower保持一致

【Follower】Learner： org.apache.zookeeper.server.quorum.Learner#registerWithLeader

【Leader】LearnerHandler： org.apache.zookeeper.server.quorum.LearnerHandler#run