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Zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

2024年07月31日 网络协议 我要评论
在 Zookeeper 集群中,通过心跳机制检测和剔除故障节点,通过 ZAB 协议进行领导节点选举和数据同步,确保集群在节点故障时仍能保持高可用性和一致性。领导节点故障时,通过快速选举新领导节点和数据同步机制,集群能够迅速恢复并继续提供服务。通过会话迁移、请求排队、幂等性保证和事务日志同步等机制,Zookeeper 能够在领导节点选举期间,确保客户端请求不丢失,并由新选出的领导节点进行处理。这些机制确保了在领导节点故障和选举期间,集群能够保持数据的一致性和高可用性。

zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

zookeeper 集群节点故障时,如何剔除节点,如果为领导节点如何处理,如何进行故障恢

复的,实现原理?

在 zookeeper 集群中,当节点故障时,集群需要自动剔除故障节点并进行故障恢复,确保集群的高
可用性和一致性。具体来说,当跟随者节点故障时,集群可以继续运行,但当领导节点故障时,需要进
行领导节点的重新选举。以下是实现原理和处理步骤。

节点故障检测与剔除

  1. 心跳机制

    • 每个 zookeeper 节点定期发送心跳消息给领导节点。
    • 领导节点监控所有跟随者节点的心跳,如果在一定时间内未收到某个节点的心跳消息,认为该节点故障。
  2. 剔除故障节点

    • 领导节点将故障节点从活跃节点列表中移除,不再向其广播事务。
    • 故障节点重新上线后,需要重新加入集群并同步数据。

领导节点故障处理

  1. 故障检测

    • 当跟随者节点检测到领导节点未发送心跳消息或未响应请求,认为领导节点故障。
    • 跟随者节点进入领导选举模式。
  2. 领导选举

    • 所有活跃节点参与领导选举过程。
    • 使用 zab 协议(zookeeper atomic broadcast)进行选举,选出新的领导节点。
    • 选举过程保证新的领导节点拥有最新的事务日志。
  3. 数据同步

    • 新的领导节点选出后,将其最新状态广播给所有跟随者节点。
    • 跟随者节点与新的领导节点进行数据同步,确保数据一致性。
  4. 恢复服务

    • 数据同步完成后,集群恢复正常服务,新的领导节点开始处理客户端请求。

实现原理

1. 心跳检测与故障剔除
class zookeepernode {
   
    private int id;
    private boolean isleader;
    private list<zookeepernode> followers;
    private map<integer, long> followerheartbeat;

    public zookeepernode(int id) {
   
        this.id = id;
        this.isleader = false;
        this.followers = new arraylist<>();
        this.followerheartbeat = new hashmap<>();
    }

    public void addfollower(zookeepernode follower) {
   
        followers.add(follower);
        followerheartbeat.put(follower.getid(), system.currenttimemillis());
    }

    public void sendheartbeat() {
   
        for (zookeepernode follower : followers) {
   
            follower.receiveheartbeat(id);
        }
    }

    public void receiveheartbeat(int leaderid) {
   
        if (isleader) {
   
            system.out.println("leader received heartbeat from follower: " + leaderid);
        } else {
   
            system.out.println("follower received heartbeat from leader: " + leaderid);
        }
    }

    public void checkfollowerheartbeats() {
   
        long currenttime = system.currenttimemillis();
        for (map.entry<integer, long> entry : followerheartbeat.entryset()) {
   
            if (currenttime - entry.getvalue() > 5000) {
    // 假设心跳超时时间为 5 秒
                system.out.println("follower " + entry.getkey() + " is considered dead.");
                followerheartbeat.remove(entry.getkey());
            }
        }
    }

    public int getid() {
   
        return id;
    }

    public static void main(string[
(0)

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