Zookeeper 集群节点选举原理实现(三)

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

1. 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。

2. 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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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;