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ZooKeeper领导者选举流程

article 2024/9/20 0:32:41

文章目录

ZooKeeper领导者选举流程
- Leader选举算法
- 代码实践
- 总结

ZooKeeper领导者选举流程

ZooKeeper（ZK）是一个分布式系统协调服务，它可以用来管理配置信息、提供分布式锁等。在ZK中，一个节点可以被选为领导者，其他节点则作为从节点，领导者节点负责处理客户端请求，从节点则通过与领导者节点保持同步来保证数据的一致性。为了选举领导者，ZK采用了Leader选举算法。

Leader选举算法

Leader选举算法是指在一个分布式系统中，选举出一个节点作为领导者，其他节点作为从节点。选举的过程需要保证一个节点成为领导者后，其他节点不会成为领导者，同时需要保证领导者节点尽可能均衡地分布在不同的节点上。

在ZK中，Leader选举算法使用的是ZAB协议，它包含两个阶段：

选举阶段

在选举阶段，每个节点都会向其他节点发送选举请求。每个节点在收到选举请求后，会将自己的编号（节点ID）与请求中的编号进行比较，如果自己的编号更大，则将自己作为候选人，并向其他节点发送选举请求。如果收到的选举请求中的编号更大，则将自己的状态设置为从节点，并回复选举结果。

同步阶段

在同步阶段，领导者节点会将自己的数据复制到从节点上，从节点则通过与领导者节点保持同步来保证数据的一致性。

代码实践

下面是一个使用ZK进行Leader选举的示例代码，其中包含了选举阶段和同步阶段的实现。

public class LeaderElection implements Watcher {

    private ZooKeeper zk;
    private String zkHost;
    private String electionNode;
    private String leaderNode;

    public LeaderElection(String zkHost, String electionNode, String leaderNode) {
        this.zkHost = zkHost;
        this.electionNode = electionNode;
        this.leaderNode = leaderNode;

        try {
            zk = new ZooKeeper(zkHost, 3000, this);
            createElectionNode();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void createElectionNode() {
        try {
            zk.create("/" + electionNode, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void startLeaderElection() {
        try {
            String myNode = zk.create("/" + electionNode + "/node-", new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
            List<String> nodes = zk.getChildren("/" + electionNode, false);
            Collections.sort(nodes);

            String leaderNodeName = nodes.get(0);
            String leaderPath = "/" + electionNode + "/" + leaderNodeName;
            if (myNode.equals(leaderPath)) {
                becomeLeader();
            } else {
                watchNode(leaderNodeName);
            }
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void watchNode(String node) {
        try {
            Stat stat = zk.exists("/" + electionNode + "/" + node, true);
            if (stat == null) {
                startLeaderElection();
            }
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void becomeLeader() {
        try {
            zk.create("/" + leaderNode, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
            System.out.println("I'm the leader now");
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void process(WatchedEvent event) {
        if (event.getType() == Event.EventType.NodeDeleted) {
            watchNode(event.getPath().substring(event.getPath().lastIndexOf
                                                ("/") + 1));
		  }
	 }
}

在以上代码中，LeaderElection类实现了Watcher接口，用于监听ZK中节点的变化。在构造函数中，首先创建了选举节点，然后在startLeaderElection方法中，创建了一个临时顺序节点，并获取选举节点下所有的子节点，并将子节点排序。如果当前节点是子节点中编号最小的节点，则成为领导者节点，否则监听编号比自己小的子节点。最后，在becomeLeader方法中成为领导者节点，并在控制台输出信息。