Zookeeper--集群版服务器启动

╰+攻爆jí腚メ 2021-08-29 21:44 317阅读 0赞

### 集群服务器启动 ###

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预启动：

1.  **统一由QuorumPeerMain作为启动类。**
2.  **解析配置文件zoo.cfg。**
3.  **创建并启动历史文件清理器DatadirCleanupManager.**
4.  **判断当前是集群模式还是单机模式的启动。**  
    在集群模式中，由于已经在zoo.cfg中配置了多个服务器地址，因此此处选择集群模式启动ZooKeeper。

初始化：

1.  **创建ServerCnxnFactory。**
2.  **初始化ServerCnxnFactory。**
3.  **创建ZooKeeper数据管理器FileTxnSnapLog。**
4.  **创建QuorumPeer实例。**  
    Quorum是集群模式下特有的对象,是ZooKeeper服务器实例(ZooKeeperServer)的托管者，从集群层面看，QuorumPeer 代表了ZooKeeper集群中的一台机器。在运行期间，QuorumPeer会不断检测当前服务器实例的运行状态，同时根据情况发起Leader选举。
5.  **创建内存数据库ZKDatabase。**  
    ZKDatabase是ZooKeeper的内存数据库，负责管理ZooKeeper的所有会话记录以及DataTree和事务日志的存储。
6.  **初始化QuorumPeer。**  
    在步骤5中我们已经提到，QuorumPeer是ZooKeeperServer的托管者，因此需要将一些核心组件注册到QuorumPeer 中去，包括FileTxnSnapLog.ServerCnxnFactory和ZKDatabase。同时ZooKeeper还会对Qu0 rumPeer配置一些参数，包括服务器地址列表、Leader选举算法和会话超时时间限制等。
7.  **恢复本地数据。**
8.  **启动ServerCnxnFactory主线程。**

Leader选举：

1.  **初始化Leader选举。**  
    Leader选举可以说是集群和单机模式启动ZooKeeper 最大的不同点。ZooKeeper首先会根据自身的SID (服务器ID)、lastLoggedZxid ( 最新的ZXID)和当前的服务器epoch (currentEpoch)来生成一个初始化的投票一简 单地讲，在初始化过程中，每个服务器都会给自己投票。  
    然后，ZooKeeper会根据zoo.cfg中的配置，创建相应的Leader选举算法实现。`在ZooKeeper中，默认提供了三种Leader选举算法的实现，分别是LeaderElection、AuthFastLeaderElection和FastLeaderElection，可以通过在配置文件(zoo.cfg) 中使用electionAlg属性来指定，分别使用数字0~3来表示`。从3.4.0版本开始，ZooKeeper废弃了前两种Leader选举算法，只支持FastLeaderElection 选举算法了。
2.  **注册JMX服务。**
3.  **检测当前服务器状态。**  
    在上文中，我们已经提到QuorumPeer是ZooKeeper服务器实例的托管者，在运行期间，Qu0rumPeer的核心工作就是不断地检测当前服务器的状态，并做出相应的处理。在正常情况下，ZooKeeper服务器的状态在LOOKING、LEADING和FOLLOWING/OBSERVING之间进行切换。而在启动阶段，QuorumPeer的初始状态是LOOKING，因此开始进行Leader选举。
4.  **Leader 选举**  
    ZooKeeper的Leader选举过程，简单地讲，就是一个集群中所有的机器相互之间进行一系列投票,选举产生最合适的机器成为Leader,同时其余机器成为Follower或是Observer的集群机器角色初始化过程。关于Leader选举算法，简而言之，就是集群中哪个机器处理的数据越新(通常我们根据每个服务器处理过的最大ZXID来比较确定其数据是否更新)，其越有可能成为Leader。当然，如果集群中的所有机器处理的ZXID一致的话,那么SID最大的服务器成为Leader。

Leader和Follower启动期交互过程：  
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1.  **创建Leader服务器和Follower服务器。**  
    完成Leader选举之后，每个服务器都会根据自己的服务器角色创建相应的服务器.实例，并开始进入各自角色的主流程。
2.  **Leader 服务器启动Follower接收器LearnerCnxAcceptor**  
    在ZooKeeper集群运行期间，Leader服务器需要和所有其余的服务器(本书余下部分，我们使用“Learner” 来指代这类机器)保持连接以确定集群的机器存活情况。LearnerCnxAcceptor接收器用于负责接收所有非Leader服务器的连接请求。
3.  **Learner服务器开始和Leader建立连接。**  
    所有的Learner服务器在启动完毕后，会从Leader选举的投票结果中找到当前集群中的Leader服务器，然后与其建立连接。
4.  **Leader 服务器创建LearnerHandler。**  
    Leader接收到来自其他机器的连接创建请求后，会创建一个LearnerHandler实例。每个LearnerHandler实例都对应了一个Leader 与Learner 服务器之间的连接，其负责Leader和Learner服务器之间几乎所有的消息通信和数据同步。
5.  **向Leader注册。**  
    当和Leader建立起连接后,Learner就会开始向Leader进行注册一所谓的注册，其实就是将Learner 服务器自己的基本信息发送给Leader 服务器，我们称之为LearnerInfo，包括当前服务器的SID和服务器处理的最新的ZXID。
6.  **Leader 解析Learner信息，计算新的epoch。**  
    Leader服务器在接收到Learner的基本信息后，会解析出该Learner的SID和ZXID,然后根据该Learner的ZXID解析出其对应的epoch\_ *of* learner, 和当前Leader服务器的epoch\_ of\_ leader进行比较，如果该Learner的epoch\_ of\_ learner更大的话,那么就更新Leader的epoch:  
    `epoch_ of_ _leader = epoch_ of_ learner + 1`  
    然后，LearnerHandler会进行等待，直到过半的Learner已经向Leader进行了注册，同时更新了epoch\_\_of\_leader之后,Leader就可以确定当前集群的epoch了。
7.  **发送Leader状态。**  
    计算出新的epoch之后，Leader会将该信息以一个LEADERINFO消息的形式发送给Learner，同时等待Learner的响应。
8.  **Learner 发送ACK消息。**  
    Follower在收到来自Leader 的LEADERINFO 消息后，会解析出epoch 和ZXID,然后向Leader 反馈一个ACKEPOCH响应。
9.  **数据同步。**  
    Leader服务器接收到Learner的这个ACK消息后，就可以开始与其进行数据同步了。关于ZooKeeper集群服务器间的数据同步，将在7.9.5节中做详细讲解。
10. **启动Leader和Learner服务器。**  
    当有过半的Learner已经完成了数据同步,那么Leader和Learner服务器实例就可以开始启动了。

Leader和Follower启动：

1.  **创建并启动会话管理器。**
2.  **初始化ZooKeeper的请求处理链。**  
    和单机版服务器一样,集群模式下,每个服务器都会在启动阶段串联请求处理链，只是根据服务器角色不同,会有不同的请求处理链路。
3.  **注册JMX服务。**

至此，集群版的ZooKeeper服务器启动完毕。

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