ZooKeeper一致性協議ZAB學習筆記

黑色鞋幫發表於2019-03-21

1、ZAB 協議介紹

ZAB 協議全稱:Zookeeper Atomic Broadcast(Zookeeper 原子廣播協議)。ZAB協議是為分散式協調服務Zookeeper專門設計的一種支援崩潰恢復和原子廣播的協議。所有客戶端寫入資料都是寫入到 主程式(稱為 Leader)中,然後,由 Leader 複製到備份程式(稱為 Follower)中,從而保證資料一致性。ZAB 只需要 Follower 有一半以上返回 Ack 資訊就可以執行提交,大大減小了同步阻塞,也提高了可用性。當 Leader 服務可以正常使用,就進入訊息廣播模式,當 Leader 不可用時,則進入崩潰恢復模式。

2、訊息廣播

ZAB 協議的訊息廣播過程使用的是一個原子廣播協議,對於客戶端傳送的寫請求,全部由 Leader 接收,Leader 將請求封裝成一個事務,將其傳送給所有 Follwer ,然後,根據所有 Follwer 的反饋,如果超過半數成功響應,則執行 commit 操作。

3、崩潰恢復

當 Leader 崩潰,即Leader 失去與過半 Follwer 的聯絡。可能會出現兩種情況

Leader 在複製資料給所有 Follwer 之後崩潰,怎麼辦?

Leader 在收到 Ack 並提交了自己,同時傳送了部分 commit 出去之後崩潰怎麼辦?

ZAB 定義了 2 個原則:能夠確保提交已經被 Leader 提交的事務,同時丟棄已經被跳過的事務。

Leader 選舉演算法能夠保證新選舉出來的 Leader 伺服器擁有叢集總所有機器編號(即 ZXID 最大)的事務,那麼就能夠保證這個新選舉出來的 Leader 一定具有所有已經提交的提案。

4、資料同步

當崩潰恢復之後,需要在正式工作之前(接收客戶端請求),Leader 伺服器首先確認事務是否都已經被過半的 Follwer 提交了,即是否完成了資料同步。目的是為了保持資料一致。

當所有的 Follwer 伺服器都成功同步之後,Leader 會將這些伺服器加入到可用伺服器列表中。

在 ZAB 協議的事務編號 ZXID 設計中,ZXID 是一個 64 位的數字,其中低 32 位可以看作是一個簡單的遞增的計數器,針對客戶端的每一個事務請求,Leader 都會產生一個新的事務 Proposal 並對該計數器進行 + 1 操作。

而高 32 位則代表了 Leader 伺服器上取出本地日誌中最大事務 Proposal 的 ZXID,並從該 ZXID 中解析出對應的 epoch 值,然後再對這個值加一。

當 Follower 連結上 Leader 之後,Leader 伺服器會根據自己伺服器上最後被提交的 ZXID 和 Follower 上的 ZXID 進行比對,比對結果要麼回滾,要麼和 Leader 同步。



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