ZAB

前言 为了学习etcd,先学习了解一下Raft协议，想总结一下Raft和zookeeper的ZAB协议协议的异同。 ZAB是对PAXOS算法的改进（没看过PASXOS，好像没有leader概念，我直接看的ZAB），增加了leader、follower、learner的角色。 Raft自称是比PAXOS更容易理解的一致性算法，和ZAB一样有leader、follower，而且一个强leader的算法。 时间 Raft：使用任期term表示一个选举轮次。 ZAB：使用electionEpoch表示一个选举轮次。 选举 投票 Raft：忽略上一轮投票。选举过程只能进行一次投票，如果投过票了，收到投票请求就会无视。这样越早发起投票的人越有可能当leader；同时，也可能出现每个节点都没有收到majority的投票，出现投票被瓜分的情况。Raft采用设置随机的选举超时时间来解决投票被瓜分。 ZAB：忽略上一轮投票。每次收到投票请求都会进行判定，然后若自己的投票有变，会重新通知所有节点。这样不会出现投票被瓜分，但是时间会比Raft多很多，导致服务可用性降低。 投票pk Raft：term大的胜出，相同时index大的胜出 ZAB：electionEpoch大的胜出，相同时zxid大的胜出 投票结果 Raft：每个节点都只有自己的投票结果，如果发现自己投票过半，要通知所有节点，并发送心跳，心跳间隔 < 选举超时时间. ZAB：每个节点保存所有节点的票根信息，每个节点收到投票请求后都会检查是否有过半的票根，如果有，会和leader建立起一个连接，leader会发送心跳。 选举结束 Raft：选举完可以立刻提供服务，对于节点不一致的问题，Raft靠接下来附加条目RPC来逐渐修复。按论文说的5台节点的集群，重新选举完成的时间平均是35ms，最长是150ms（选举超时时间配置为12-24ms）。 ZAB：选举完得完成日志同步才能对外提供服务，而且ZAB的选举可能长达秒级的时间，导致服务可用性降低。 分区容错性 当 可用节点 > N/2，Raft和ZAB的集群都是可用的。 客户端请求 读（针对读请求落到follower的情况） Raft：Raft的读其实有几个方案 强一致读：转发给leader；leader插入一个空日志获得readIndex；心跳广播(确认自己是leader，才能拥有最新日志)；等待状态机applyIndex经过readIndex（同步最新日志条目）；返回给follower；返回给客户端； 在follower读：从leader获得readIndex；等待applyIndex经过readIndex；查询自身状态机；（从leader获得readIndex时，leader也要进行心跳广播） 折中方案：leader在接受到majority心跳响应后一段时间内不广播，这是论文作者不推荐的，因为“响应后一段时间内”这个时间可能是不准确的。 ZAB：follower直接返回，如果一个follower和leader未同步完成，follower返回的是脏数据，如果要保证数据最新，需要客户端调用sync()方法同步数据，正常情况下ZAB只保证最终一致性。 写 主要流程 Raft: 转发给leader; leader将请求封装为entries，写入日志，得到在日志中的index，连同entries发送给followers，注意这可以是批量的 follower执行接收逻辑，如果成功写入文件，返回true leader收到过半成功回复就更新committIndex，把entries应用到状态机中，回复客户端 leader下次心跳会带上committIndex的值用leaderCommit表示，followers发现leaderCommit大于自己维护的committIndex，就令 commitIndex 等于 leaderCommit 和 新日志条目索引值中较小的一个 ZAB：典型的两阶段提交 转发给leader leader封装为一个proposal，写入日志，发送给followers follower执行接收逻辑，如果成功写入文件，返回true leader收到过半成功回复就提交proposal，同时广播一个commit消息，通知followers提交提议 接收逻辑 Raft：如果prevLogIndex和prevLogTerm不匹配，返回false，由leader调整，从而达到在写请求再同步数据的目的 ZAB：没有什么特别的，接收到proposal写入文件，接收到commit提交日志 旧leader数据 这个是指旧leader崩溃后，新leader对旧数据的处理 Raft：保守，过半或未过半日志都是未提交。只能提交当前term的日志，如果提交了当前日志，那么旧term的日志也会被一波提交（旧term的日志只能被间接提交）。允许出现未提交的数据被覆盖。 ZAB：激进，过半或未过半日志都被提交，由zookeeper选举完成后的数据同步完成。 leader假死 Raft：leader和follower是没有连接的。旧leader假死后，新leader诞生，旧leader复活后发送带有旧term的RPCs，follower收到之后返回新term给旧leader，旧leader更新term，加入follower大军。 ZAB：leader和follower存在连接。旧leader假死后，连接断开，旧leader进入LOOKING状态，从集群中学习投票结果/重新选举，最终找到leader建立起连接。 请求异常 Raft：重试，Raft要保证RPCs是幂等的。 ZAB：follower和leader断开连接，重新加入集群 挂了的机器加入一个选举完成的集群（不是新加机器） Raft：leader会对follower进行RPCs重试，所以恢复的follower会收到leader的心跳请求。 ZAB：恢复的follower会学习集群中的投票结果，可以识别到leader 日志复制的顺序 Raft：由leader维护log顺序。如果follower重启，不会阻塞leader写入请求，会按照leader顺序追赶日志；如果leader挂了，新leader也可以将旧term、新term日志按顺序提交。...