2022年6月5日 作者 zeroheart

zab协议基础

由于不怎么使用zk,这里只是简单的了解一下。

参考:Zookeeper之ZAB协议 (baidu.com)

Zab协议 的全称是Zookeeper Atomic Broadcast(Zookeeper原子广播)。

Zab 协议的特性

1)Zab 协议需要确保那些已经在 Leader 服务器上提交(Commit)的事务最终被所有的服务器提交

2)Zab 协议需要确保丢弃那些只在 Leader 上被提出而没有被提交的事务

Zab协议核心

Zab协议的核心:定义了事务请求的处理方式

1)所有的事务请求必须由一个全局唯一的服务器来协调处理,这样的服务器被叫做Leader服务器。其他剩余的服务器则是Follower服务器

2)Leader服务器 负责将一个客户端事务请求,转换成一个事务Proposal,并将该 Proposal 分发给集群中所有的 Follower 服务器,也就是向所有 Follower 节点发送数据广播请求(或数据复制)

3)分发之后Leader服务器需要等待所有Follower服务器的反馈(Ack请求),在Zab协议中,只要超过半数的Follower服务器进行了正确的反馈后(也就是收到半数以上的Follower的Ack请求),那么 Leader 就会再次向所有的 Follower服务器发送 Commit 消息,要求其将上一个 事务proposal 进行提交。

Zab 协议包括两种基本的模式:崩溃恢复和消息广播

协议过程

当整个集群启动过程中,或者当 Leader 服务器出现网络中弄断、崩溃退出或重启等异常时,Zab协议就会进入崩溃恢复模式,选举产生新的Leader。

当选举产生了新的 Leader,同时集群中有过半的机器与该 Leader 服务器完成了状态同步(即数据同步)之后,Zab协议就会退出崩溃恢复模式,进入消息广播模式

Zab协议三个阶段:

1)选举(Fast Leader Election)

2)恢复(Recovery Phase)

3)广播(Broadcast Phase)

Fast Leader Election(快速选举)

前面提到的 FLE 会选举拥有最新Proposal history (lastZxid最大)的节点作为 Leader,这样就省去了发现最新提议的步骤。这是基于拥有最新提议的节点也拥有最新的提交记录

  1. 成为 Leader 的条件:
  2. 1)选 epoch 最大的
  3. 2)若 epoch 相等,选 zxid 最大的
  4. 3)若 epoch 和 zxid 相等,选择 server_id 最大的(zoo.cfg中的myid)

Zab 协议通过 epoch 编号来区分 Leader 变化周期,能够有效避免不同的 Leader 错误的使用了相同的 zxid 编号提出了不一样的 Proposal 的异常情况。

整个事务的过程

如果集群中的 Learner 节点收到客户端的事务请求,那么这些 Learner 会将请求转发给 Leader 服务器。然后再执行如下的具体过程:

  1. Leader 接收到事务请求后,为事务赋予一个全局唯一的 64 位自增 id,即 zxid,通过 zxid 的大小比较即可实现事务的有序性管理,然后将事务封装为一个 Proposal。
  2. Leader 根据 Follower 列表获取到所有 Follower,然后再将 Proposal 通过这些 Follower 的 队列将提案发送给各个 Follower。
  3. 当 Follower 接收到提案后,会先将提案的 zxid 与本地记录的事务日志中的最大的 zxid 进行比较。若当前提案的 zxid 大于最大 zxid,则将当前提案记录到本地事务日志中,并 向 Leader 返回一个 ACK。
  4. 当 Leader 接收到过半的 ACKs 后,Leader 就会向所有 Follower 的队列发送 COMMIT 消息,向所有 Observer 的队列发送 Proposal。
  5. 当 Follower 收到 COMMIT 消息后,就会将日志中的事务正式更新到本地。当 Observer 收到 Proposal 后,会直接将事务更新到本地。
  6. 无论是 Follower 还是 Observer,在同步完成后都需要向 Leader 发送成功 ACK。