Zookeeper 集群节点选举原理实现(三)
刚部署三个节点或者多个节点启动时,此时还未选择出领导节点,不同节点的初始化zxid
是如何保证不重复不冲突有序呢?
在 Zookeeper 集群的初始启动阶段,所有节点会在选举领导节点之前先初始化自己的状态和 ZXID。为了确保不同节点的初始化 ZXID 不重复、不冲突且有序,Zookeeper 采用了一套完整的机制来管理和分配 ZXID。以下是详细的原理和实现逻辑。
初始化 ZXID 的过程
读取持久化数据:
- 每个节点在启动时,会首先读取本地磁盘上的快照文件和事务日志文件。这些文件包含了该节点的最新状态和已处理的事务记录。
- 如果节点是第一次启动,没有任何持久化数据,那么它的初始 ZXID 为 0。
确定最新的 ZXID:
- 节点通过解析快照文件和事务日志文件,确定本地存储的最新事务的 ZXID。
- 每个节点会将解析到的最新 ZXID 作为其当前的 ZXID。
领导节点选举过程中的 ZXID 确保有序
领导节点选举过程中,ZXID 的有序性和唯一性是通过以下步骤确保的:
节点投票:
- 每个节点在启动时都会投票给自己,并将自己的投票信息(包含自己的 ZXID)广播给其他节点。
- 初始阶段,每个节点的投票信息中包含的 ZXID 是该节点从持久化文件中解析到的最新 ZXID。如果是全新部署,ZXID 为 0。
收集和比较投票:
- 每个节点会收集其他节点的投票信息,并比较这些投票的 ZXID 和节点 ID。
- 投票信息包括节点的 ID 和 ZXID。
选举出拥有最新 ZXID 的节点作为领导节点:
- 通过比较 ZXID,拥有最大 ZXID 的节点更有可能成为领导节点。
- 如果 ZXID 相同,则比较节点 ID,ID 较大的节点优先成为领导节点。
- 这一步确保选出的领导节点拥有最新的事务,并保证了事务的顺序性。
领导节点同步最新状态:
- 新的领导节点选举成功后,会将自己的最新状态同步给所有跟随节点。
- 跟随节点会更新自己的状态,并设置最新的 ZXID,确保所有节点的 ZXID 有序且一致。
实现逻辑示例
以下是 Zookeeper 中初始化 ZXID 和领导节点选举的简化代码示例,展示了如何确保 ZXID 的有序性和唯一性:
初始化 ZXID 的逻辑
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class ZookeeperNode {
private long currentZxid;
private List<File> snapshotFiles;
private List<File> logFiles;
public ZookeeperNode(List<File> snapshotFiles, List<File> logFiles) {
this.snapshotFiles = snapshotFiles;
this.logFiles = logFiles;
this.currentZxid = 0;
}
public void initialize() throws IOException {
for (File file : snapshotFiles) {
long zxid = parseFile(file);
if (zxid > currentZxid) {
currentZxid = zxid;
}
}
for (File file : logFiles) {
long zxid = parseFile(file);
if (zxid > currentZxid) {
currentZxid = zxid;
}
}
System.out.println("Initialized ZXID: " + currentZxid);
}
private long parseFile(File file) throws IOException {
try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) {
byte[] buffer = new byte[8];
fis.read(buffer);
return ByteBuffer.wrap(buffer).getLong();
}
}
public long getCurrentZxid() {
return currentZxid;
}
}
领导节点选举的逻辑
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class Vote {
int nodeId;
long zxid;
Vote(int nodeId, long zxid) {
this.nodeId = nodeId;
this.zxid = zxid;
}
}
class QuorumPeer {
int myId;
long myZxid;