zookeeper 中的 ZAB 协议

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ZooKeeper 中的 ZAB 协议

ZooKeeper 是一个分布式服务框架，主要用于解决分布式应用中的数据一致性问题。在 ZooKeeper 中，为了确保集群中的数据副本之间可以可靠地进行状态同步，采用了一种称作 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast） 协议。

ZAB 协议介绍

ZAB 协议是为分布式协调服务 ZooKeeper 专门设计的一种原子广播协议。它能够保证集群中所有副本之间数据的一致性，保证了客户端对 ZooKeeper 服务的每个修改操作都是原子的，有序的，且最终一致的。

ZAB 协议的工作原理

ZAB 协议主要包括两大部分：崩溃恢复和消息广播。

崩溃恢复

  • 当 ZooKeeper 集群启动或 Leader 节点出现故障后重新选举出新的 Leader 时，ZAB 协议会进入崩溃恢复模式。
  • 在此模式下，新的 Leader 会和 Follower 进行数据同步。Leader 只有在绝大多数 Follower 都与其数据状态一致之后，集群才会重新开始对外服务。
  • 这个过程确保了即使在发生故障的情况下，集群数据也不会丢失，并且保持一致。

消息广播

  • 在崩溃恢复过程完成后，ZAB 协议进入消息广播模式。
  • 当客户端发送一个修改请求到 Leader，Leader 生成一个对应的提案并分配一个全局唯一的 ID，然后将这个提案发送给所有 Follower。
  • Follower 收到提案后，将提案记录到磁盘并回复给 Leader 一个 ACK。
  • 当 Leader 收到多数 Follower 的 ACK 后，它将发送一个提交消息给所有 Follower，然后这个操作才会被提交并对所有客户端可见。

ZAB 协议的特点

  • 强一致性 ：所有 ZooKeeper 的修改操作都是按照先后顺序执行，确保数据的一致性。
  • 高可用性 ：通过 Leader 选举和数据同步机制，即使在部分节点崩溃的情况下依然能够提供服务。
  • 顺序保证 ：每个更新都有一个全局唯一的 ID（zxid），确保所有操作都是有序的。
  • 容错性 ：只要超过半数的节点正常工作，整个 ZooKeeper 系统就能正常服务。

总的来说，ZAB 协议是 ZooKeeper 实现高效、可靠数据同步的核心机制，保证了 ZooKeeper 作为一个分布式协调服务的鲁棒性与效率。