2020-07-24:聊一下zookeeper的同步算法。

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福大大架构师每日一题 发表于 2020/08/19 11:09:37 2020/08/19
【摘要】 福哥答案2020-07-24:同步算法基于 ZAB 协议,一种快速 Paxos 算法。快速Paxos算法Paxos算法可能出现死循环,就是在两个Proposer总是在交替prepare。并且,Paxos算法在出现竞争的情况下,其收敛速度很慢,甚至可能出现活锁的情况,例如当有三个及三个以上的proposer在发送prepare请求后,很难有一个proposer收到半数以上的回复而不断地执行pr...

福哥答案2020-07-24:

同步算法基于 ZAB 协议,一种快速 Paxos 算法。

快速Paxos算法
Paxos算法可能出现死循环,就是在两个Proposer总是在交替prepare。并且,Paxos算法在出现竞争的情况下,其收敛速度很慢,甚至可能出现活锁的情况,例如当有三个及三个以上的proposer在发送prepare请求后,很难有一个proposer收到半数以上的回复而不断地执行prepare。因此,为了避免竞争,加快收敛的速度,在算法中引入了一个Leader这个角色,在正常情况下同时应该最多只能有一个参与者扮演Leader角色,而其它的参与者则扮演Acceptor的角色,同时所有的人又都扮演Learner的角色。
在这种优化算法中,只有Leader可以提出议案,从而避免了竞争使得算法能够快速地收敛而趋于一致,此时的paxos算法在本质上就退变为两阶段提交协议。但在异常情况下,系统可能会出现多Leader的情况,但这并不会破坏算法对一致性的保证,此时多个Leader都可以提出自己的提案,优化的算法就退化成了原始的paxos算法。

一个Leader的工作流程主要有分为三个阶段:
(1)学习阶段 向其它的参与者学习自己不知道的数据(决议);当一个参与者成为了Leader之后,它应该需要知道绝大多数的paxos实例,因此就会马上启动一个主动学习的过程。假设当前的新Leader早就知道了1-134、138和139的paxos实例,那么它会执行135-137和大于139的paxos实例的第一阶段。如果只检测到135和140的paxos实例有确定的值,那它最后就会知道1-135以及138-140的paxos实例。
(2)同步阶段 让绝大多数参与者保持数据(决议)的一致性;此时的Leader已经知道了1-135、138-140的paxos实例,那么它就会重新执行1-135的paxos实例,以保证绝大多数参与者在1-135的paxos实例上是保持一致的。至于139-140的paxos实例,它并不马上执行138-140的paxos实例,而是等到在服务阶段填充了136、137的paxos实例之后再执行。这里之所以要填充间隔,是为了避免以后的Leader总是要学习这些间隔中的paxos实例,而这些paxos实例又没有对应的确定值。
(3)服务阶段 为客户端服务,提案;Leader将用户的请求转化为对应的paxos实例,当然,它可以并发的执行多个paxos实例,当这个Leader出现异常之后,就很有可能造成paxos实例出现间断。

Zookeeper的核心实现
在Zookeeper集群中,主要分为三者角色,而每一个节点同时只能扮演一种角色,这三种角色分别是:
(1)Leader:接受所有Follower的提案请求并统一协调发起提案的投票,负责与所有的Follower进行内部的数据交换(同步);
(2)Follower: 直接为客户端服务并参与提案的投票,同时与Leader进行数据交换(同步);
(3)Observer: 直接为客户端服务但并不参与提案的投票,同时也与Leader进行数据交换(同步);


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