尚硅谷大数据技术之Zookeeper 第3章 Zookeeper内部原理

3.1 选举机制

1)半数机制(Paxos 协议):集群中半数以上机器存活,集群可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上。

2)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

3)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。

3.2 节点类型

1)Znode有两种类型:

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

持久(persistent):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点不删除

2)Znode有四种形式的目录节点(默认是persistent )

(1)持久化目录节点(PERSISTENT)

客户端与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(PERSISTENT_SEQUENTIAL)

客户端与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(EPHEMERAL)

客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除

(4)临时顺序编号目录节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)

客户端与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

3)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

4)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

3.3 stat结构体

1)czxid- 引起这个znode创建的zxid,创建节点的事务的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。

10)dataLength- znode的数据长度

11)numChildren – znode子节点数量

3.4 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。

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

6)listener线程内部调用了process()方法。

2)常见的监听

(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]

3.5 写数据流程

ZooKeeper 的写数据流程主要分为以下几步:

1)比如 Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上写数据,发送一个写请求。

2)如果Server1不是Leader,那么Server1 会把接受到的请求进一步转发给Leader,因为每个ZooKeeper的Server里面有一个是Leader。这个Leader 会将写请求广播给各个Server,比如Server1和Server2, 各个Server写成功后就会通知Leader。

3)当Leader收到大多数 Server 数据写成功了,那么就说明数据写成功了。如果这里三个节点的话,只要有两个节点数据写成功了,那么就认为数据写成功了。写成功之后,Leader会告诉Server1数据写成功了。

4)Server1会进一步通知 Client 数据写成功了,这时就认为整个写操作成功。ZooKeeper 整个写数据流程就是这样的。

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