Zookeeper工作机制 Zookeeper从设计模式角度来理解: 是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架,它负责存储和管理大家都关心的数据,然后接受观察者的 注册,一旦这些数据的状态发生变化, Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。 Zookeeper特点 1)Zookeeper:一个领导者(Leader),多个跟随者(Follower)组成的集群。 2)集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper集群就能正常服务。 所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。 3)全局数据一致:每个Server保存一份相同的数据副本,Client无论连接到哪个Server,数据都是一致的。
~ 本篇内容包括:关于观察者模式、Zookeeper 事件监听和通知机制、Zookeeper 工作流程 ---- 文章目录 一、关于观察者模式 1、观察者模式 2、发布-订阅模式 3、Zookeeper 中的观察者模式 二、Zookeeper 事件监听和通知机制 1、Zookeeper Watcher 机制 2、Watcher 特性 三、Zookeeper 工作流程 1、客户端注册 Watcher 2 优点: 观察者和被观察者是抽象耦合的 建立一套触发机制 缺点 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。 ---- 二、Zookeeper 事件监听和通知机制 1、Zookeeper Watcher 机制 Zookeeper 允许客户端向服务端的某个 Znode 注册一个 Watcher 监听,当服务端的一些指定事件触发了这个 ---- 三、Zookeeper 工作流程 ZooKeeper 的 Watcher 机制,总的来说可以分为三个过程:客户端注册 Watcher、服务器处理 Watcher 和客户端回调 Watcher
1.NameNode启动 (1)首次启动需要格式化NameNode,创建Fsimage和Edits文件。如果不是第一次启动,直接加载编辑日志和镜像文件到内存。 2.SecondaryNameNode工作 (1)SecondaryNameNode询问NameNode是否需要CheckPoint。直接带回NameNode是否检查结果。 (4)将滚动前的编辑日志和镜像文件拷贝到SecondaryNameNode。 (5)Secondary NameNode加载编辑日志和镜像文件到内存,并合并。 3.详细工作机制 NameNode启动时,先滚动Edits并生成一个空的edits.inprogress,然后加载Edits和Fsimage到内存中,此时NameNode内存就持有最新的元数据信息 SecondaryNameNode的作用就是帮助NameNode进行Edits和Fsimage的合并工作。
ZooKeeper 的通知机制是其核心功能之一,通过观察者(Watcher)机制实现。客户端可以对特定的 znode 设置观察者,当该 znode 发生变化时,ZooKeeper 会通知客户端。 这种机制使得分布式系统中的各个组件能够及时响应数据的变化。观察者机制的关键特性一次性触发:每个观察者在被触发后会自动失效,需要重新设置。异步通知:观察者的通知是异步的,不会阻塞客户端的其他操作。 事件类型:支持多种事件类型,包括节点创建、节点删除、节点数据变化和子节点变化等。常见的事件类型NodeCreated:节点被创建。NodeDeleted:节点被删除。 示例代码以下是一个简单的示例,展示了如何在 Java 中使用 ZooKeeper 的观察者机制。 服务器:使用 ZooKeeper 类连接到 ZooKeeper 服务器。
在 Watcher 接口里面,除了回调函数 process 以外,还包含 KeeperState 和 EventType 两个枚举类,分别代表了事件发生时ZooKeeper连接状态和事件的类型。 ? Zookeeper Watcher特点 注册只能确保一次消费 无论是服务端还是客户端,一旦一个 Watcher 被触发,ZooKeeper 都会将其从相应的存储中移除。 轻量级设计 WatchedEvent 是 ZooKeeper 整个 Watcher 通知机制的最小通知单元,这个数据结构中只包含三部分的内容:通知状态、事件类型和节点路径。 ,这也是 ZooKeeper 的 Watcher 机制的一个非常重要的特性。 参考资料: ZooKeeper Watcher机制 Apache ZooKeeper Watcher 机制源码解释 品味ZooKeeper之Watcher机制
选举机制(面试重点) 1)半数机制:集群中半数以上机器存活,集群可用。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。 2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定Master和Slave。 但是,Zookeeper工作时,是有一个节点为Leader,其他则为Follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的。 3)以一个简单的例子来说明整个选举的过程。 假设有五台服务器组成的Zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么,如图所示。
Leader选举是保证Zookeeper集群数据一致性的关键,只有Leader确定的情况下,集群才可以对外提供服务,通常分为启动时Leader选举和运行时Leader选举。
HDFS还有几个特性,访问的透明性,用户访问本地文件和访问远程文件是一样的。并发控制,客户端对文件的读写不应该影响其他客户端对同一个文件的读写。 数据块 LinuxFS中读写的数据块的大小相同,默认为4MB,DataNode和Block之间的关系固定、不需要系统定义。 2.客户端得到上传文件的允许后读取客户端配置,如果没有指定配置则会读取默认配置(例如副本数和块大小默认为3和128M,副本是由客户端决定的)。向namenode请求上传一个数据块。 这样逐级调用和返回之后,待这个数据块传输完成客户端后告诉namenode数据块传输完成,这时候namenode才会更新元数据信息记录操作日志。 同样,在调用setReplication API结束和集群中空闲空间增加间会有一定的延迟。
状态同步保证了Leader和Server具有相同的系统状态。 )选举和投票的结果。 Leader的工作流程简图如下所示: Follower工作流程 Follower主要有四个功能: 1、向Leader发送请求(PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息); Follower的工作流程简图如下所示: (微信公众号:IT技术精选文摘, 微信号:ITHK01,欢迎订阅) 对于Observer的流程不再叙述,Observer流程和Follower的唯一不同的地方就是 当然ZooKeeper Server还有很多属于自己特性的东西:Session, Watcher,Version等等等等,需要我们花更多的时间去研究和学习。
~ 本篇内容包括:关于 ZAB 协议、Zookeeper 选主时机、Zookeeper 选主机制。 ---- 文章目录 一、关于 ZAB 协议 1、ZAB 协议简述 2、ZooKeeper 集群中的三个服务器角色 二、Zookeeper 选主时机 1、ZooKeeper 服务器的工作状态 2、Zookeeper 2、ZooKeeper 集群中的三个服务器角色 Zookeeper 集群中的机器分为以下三种角色: Leader:①、整个 Zookeeper 集群工作机制中的核心,过选举产生的集群领导者,提供读写服务 ;②、一个 Zookeeper 集群中同一时间只能有一个实际工作的 Leader,它用来维护各个 Follow 与 Observer 之间的心跳;③、Leader 是事务请求的唯一调度和处理者,Follow ---- 二、Zookeeper 选主时机 1、ZooKeeper 服务器的工作状态 ZooKeeper 服务器有四种工作状态: LOOKING:竞选状态,寻找 Leader。
zookeeper=文件系统+通知机制 1.Zookeeper虚拟文件系统 Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构 ? -临时顺序编号目录节点 客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号 2、通知机制 客户端注册监听它关心的目录节点,当目录节点发生变化(数据改变、 事件的监听机制。 当我们想在ZooKeeper中建立节点、删除节点、修改节点值等时候,都会产生事件,注册了事件监听器的类,就可以获得这些事件。 Zk中数据的通知机制是通过对节点变化的监听机制实现的。 Zookeeper选举制度举例 Zookeeper的核心是原子广播,这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。 数据复制的好处: 1、 容错 一个节点出错,不致于让整个系统停止工作,别的节点可以接管它的工作; 2、提高系统的扩展能力 把负载分布到多个节点上,或者增加节点来提高系统的负载能力; 3、提高性能
实现这个机制的协议叫做Zab协 议。Zab协议有两种模式,它们分别是恢复模式(选主)和广播模式(同步)。 :leader已经选举出来,当前Server与之同步 2、Zookeeper 的读写机制 » Zookeeper是一个由多个server组成的集群 » 一个leader,多个follower 创建任意节点, 或者更新任意节点的数据, 或者删除任意节点, 都会导致Zookeeper状态发生改变, 从而导致zxid的值增加. 7、Zookeeper工作原理 » Zookeeper的核心是原子广播 ,这个机制保证了各个server之间的同步。 实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式,它们分别是恢复模式和广播模式。
ZooKeeper选举机制zookeeper默认的算法是FastLeaderElection,采用投票数大于半数则胜出的逻辑。概念服务器ID比如有三台服务器,编号分别是1,2,3。 非全新集群选举对于运行正常的zookeeper集群,中途有机器down掉,需要重新选举时,选举过程就需要加入数据ID、服务器ID和逻辑时钟。
分布式环境特点 分布性 地域,区域,机房,服务器不同导致分布性 并发性 程序运行中,并发性操作很常见,比如同一个分布式系统中的多个节点,同时访问一个共享资源(数据库,分布式存储) 无序性 进程之间的消息通信 一致性: 整个操作过程中所有数据操作前后保持一致 隔离性: 事务和事务之间操作是完全隔离。 持久性:事务一旦提交成功,所有数据不能更改。 Partition Tolerance(分区容错)【最典型的的脑裂问题】 分布式系统在遇到任何网分区故障的时候,仍然需要保证对外提供满足一致性和可用性的服务。 中心化和去中心化 中心化: 分布式系统中每一个节点按照角色分工(zk集群,leader,follower,observer) 存在最大的问题:领导出现故障,导致集群问题。 主备. (潜在问题: 领导管理能力问题) zookeeper/etcd 去中心化: 最重要的问题是脑裂问题。leader不是固定的,如果leader出现问题,会动态选出新的leader也可以理解成去中心化
工作原理 上面的是springMVC的工作原理图: 1、客户端发出一个http请求给web服务器,web服务器对http请求进行解析,如果匹配DispatcherServlet的请求映射路径(在web.xml 中指定),web容器将请求转交给DispatcherServlet. 2、DipatcherServlet接收到这个请求之后将根据请求的信息(包括URL、Http方法、请求报文头和请求参数Cookie 工作机制是什么 Control的调用(续) 接着对于(二)的补充:主要是小结下Control的处理逻辑的关键操作; 对于control的处理关键就是:DispatcherServlet的handlerMappings 分别在handler的执行前和执行后执行,afterCompletion在view渲染完成、在DispatcherServlet返回之前执行。 ModelAndView对象顾名思义会持有一个ModelMap对象和一个View对象或者View的名称。
前言 zookeeper 相信大家都不陌生,很多分布式中间件都利用 zk 来提供分布式一致性协调的特性。 dubbo 官方推荐使用 zk 作为注册中心,zk 也是 hadoop 和 Hbase 的重要组件。 其他知名的开源中间件中也都出现了 zk 的身影。 但当面试时问到集群 zk 之间的选举和数据同步机制时,就陷入了盲区。 其实很多的分布式中间件的选举和同步,都和 zk 有异曲同工之妙。 这篇文章我就来重点聊下关于 zk 集群之间的选举和同步机制。 ZK 集群的部署 首先我们来看下半数运行机制: ZK 集群中的角色 除此之外,它和 follower 的功能是一样的。 什么时候需要用到 observer 呢,因为 zk 一般读的请求会大于写。 整个同步工作就结束了。
zookeeper集群 配置多个实例共同构成一个集群对外提供服务以达到水平扩展的目的,每个服务器上的数据是相同的,每一个服务器均可以对外提供读和写的服务,这点和redis是相同的,即对客户端来讲每个服务器都是平等的 这篇主要分析leader的选择机制,zookeeper提供了三种方式: LeaderElection AuthFastLeaderElection FastLeaderElection 默认的算法是 FastLeaderElection,所以这篇主要分析它的选举机制。 选择机制中的概念 服务器ID 比如有三台服务器,编号分别是1,2,3。 编号越大在选择算法中的权重越大。 数据ID 服务器中存放的最大数据ID. } } finally { //... } } FastLeaderElection 它是zookeeper
一、Zookeeper选举机制 Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave 但是,zookeeper工作时,会选出一个节点为leader,其他则为follower 下面来聊聊是如何选出 leader选举的算法有三种: leaderElection/AuthFastLeaderElection/FastLeaderElection 其中FastLeaderElection 是zookeeper 逻辑时钟(Epoch): 选举的轮数 server的状态:Looking、 Following、Observering、Leading zookeeper集群刚刚启动时的选举流程: 假设有五台服务器组成的 zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的.假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么: 1) 服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了 集群leader挂了,重新选举的流程: 需要加入数据zxid、leader id和逻辑时钟。
本篇博客小菌为大家带来的是ZooKeeper在面试中最容易被问到的问题,也就是ZooKeeper的选举机制! zookeeper默认的算法是FastLeaderElection,采用投票数大于半数则胜出的逻辑。 概念 服务器ID 比如有三台服务器,编号分别是1,2,3。 非全新集群选举 对于运行正常的zookeeper集群,中途有机器down掉,需要重新选举时,选举过程就需要加入数据ID、服务器ID和逻辑时钟。
Zookeeper 的选举原理和人类选举的逻辑类似,套用一下人类选举的四个基本概念详细解释一下Zookeeper。 个人能力 如何衡量 Zookeeper 节点个人能力? 运行时期的Leader选举 在 Zookeeper运行期间 Leader 和 非 Leader 各司其职,当有非 Leader 服务器宕机或加入不会影响 Leader,但是一旦 Leader 服务器挂了 (4)处理和统计投票,没一轮投票结束后都会统计投票,超过半数即可当选。 (5)改变服务器的状态,宣布当选。 话不多说先来一张图: ? 选举机制中涉及到的核心概念 敲黑板了,这些概念是面试必考的。 (1)Server id(或sid):服务器ID 比如有三台服务器,编号分别是1,2,3。 总结 (1)Zookeeper 选举会发生在服务器初始状态和运行状态下。 (2)初始状态下会根据服务器sid的编号对比,编号越大权值越大,投票过半数即可选出Leader。