Zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

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作者
猴君
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Zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

zookeeper 集群节点故障时,如何剔除节点,如果为领导节点如何处理,如何进行故障恢

复的,实现原理?

在 Zookeeper 集群中,当节点故障时,集群需要自动剔除故障节点并进行故障恢复,确保集群的高
可用性和一致性。具体来说,当跟随者节点故障时,集群可以继续运行,但当领导节点故障时,需要进
行领导节点的重新选举。以下是实现原理和处理步骤。

节点故障检测与剔除

  1. 心跳机制

    • 每个 Zookeeper 节点定期发送心跳消息给领导节点。
    • 领导节点监控所有跟随者节点的心跳,如果在一定时间内未收到某个节点的心跳消息,认为该节点故障。
  2. 剔除故障节点

    • 领导节点将故障节点从活跃节点列表中移除,不再向其广播事务。
    • 故障节点重新上线后,需要重新加入集群并同步数据。

领导节点故障处理

  1. 故障检测

    • 当跟随者节点检测到领导节点未发送心跳消息或未响应请求,认为领导节点故障。
    • 跟随者节点进入领导选举模式。
  2. 领导选举

    • 所有活跃节点参与领导选举过程。
    • 使用 ZAB 协议(Zookeeper Atomic Broadcast)进行选举,选出新的领导节点。
    • 选举过程保证新的领导节点拥有最新的事务日志。
  3. 数据同步

    • 新的领导节点选出后,将其最新状态广播给所有跟随者节点。
    • 跟随者节点与新的领导节点进行数据同步,确保数据一致性。
  4. 恢复服务

    • 数据同步完成后,集群恢复正常服务,新的领导节点开始处理客户端请求。

实现原理

1. 心跳检测与故障剔除
class ZookeeperNode {         private int id;     private boolean isLeader;     private List<ZookeeperNode> followers;     private Map<Integer, Long> followerHeartbeat;      public ZookeeperNode(int id) {             this.id = id;         this.isLeader = false;         this.followers = new ArrayList<>();         this.followerHeartbeat = new HashMap<>();     }      public void addFollower(ZookeeperNode follower) {             followers.add(follower);         followerHeartbeat.put(follower.getId(), System.currentTimeMillis());     }      public void sendHeartbeat() {             for (ZookeeperNode follower : followers) {                 follower.receiveHeartbeat(id);         }     }      public void receiveHeartbeat(int leaderId) {             if (isLeader) {                 System.out.println("Leader received heartbeat from follower: " + leaderId);         } else {                 System.out.println("Follower received heartbeat from leader: " + leaderId);         }     }      public void checkFollowerHeartbeats() {             long currentTime = System.currentTimeMillis();         for (Map.Entry<Integer, Long> entry : followerHeartbeat.entrySet()) {                 if (currentTime - entry.getValue() > 5000) {     // 假设心跳超时时间为 5 秒                 System.out.println("Follower " + entry.getKey() + " is considered dead.");                 followerHeartbeat.remove(entry.getKey());             }         }     }      public int getId() {             return id;     }      public static void main(String[

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