关于集群中的”脑裂”问题,之前已经在这里详细介绍过,下面重点说下Zookeeper脑裂问题的处理办法。ooKeeper是用来协调(同步)分布式进程的服务,提供了一个简单高性能的协调内核,用户可以在此之上构建更多复杂的分布式协调功能。脑裂通常会出现在集群环境中,比如ElasticSearch、Zookeeper集群,而这些集群环境有一个统一的特点,就是它们有一个大脑,比如ElasticSearch集群中有Master节点,Zookeeper集群中有Leader节点。
一、 Zookeeper 集群节点为什么要部署成奇数
zookeeper容错指的是:当宕掉几个zookeeper节点服务器之后,剩下的个数必须大于宕掉的个数,也就是剩下的节点服务数必须大于n/2,这样zookeeper集群才可以继续使用,无论奇偶数都可以选举leader。例如5台zookeeper节点机器最多宕掉2台,还可以继续使用,因为剩下3台大于5/2。那么为什么最好为奇数个节点呢?是在以最大容错服务器个数的条件下,会节省资源。比如,最大容错为2的情况下,对应的zookeeper服务数,奇数为5,而偶数为6,也就是6个zookeeper服务的情况下最多能宕掉2个服务,所以从节约资源的角度看,没必要部署6(偶数)个zookeeper服务节点。
zookeeper集群有这样一个特性:集群中只要有过半的机器是正常工作的,那么整个集群对外就是可用的。也就是说如果有2个zookeeper节点,那么只要有1个zookeeper节点死了,那么zookeeper服务就不能用了,因为1没有过半,所以2个zookeeper的死亡容忍度为0;同理,要是有3个zookeeper,一个死了,还剩下2个正常的,过半了,所以3个zookeeper的容忍度为1;同理也可以多列举几个:2->0; 3->1; 4->1; 5->2; 6->2 就会发现一个规律,2n和2n-1的容忍度是一样的,都是n-1,所以为了更加高效,何必增加那一个不必要的zookeeper呢。
根据以上可以得出结论:从资源节省的角度来考虑,zookeeper集群的节点最好要部署成奇数个!!
二、 Zookeeper 集群中的”脑裂”场景说明
对于一个集群,想要提高这个集群的可用性,通常会采用多机房部署,比如现在有一个由6台zkServer所组成的一个集群,部署在了两个机房:
正常情况下,此集群只会有一个Leader,那么如果机房之间的网络断了之后,两个机房内的zkServer还是可以相互通信的,如果不考虑过半机制,那么就会出现每个机房内部都将选出一个Leader。
这就相当于原本一个集群,被分成了两个集群,出现了两个”大脑”,这就是所谓的”脑裂”现象。对于这种情况,其实也可以看出来,原本应该是统一的一个集群对外提供服务的,现在变成了两个集群同时对外提供服务,如果过了一会,断了的网络突然联通了,那么此时就会出现问题了,两个集群刚刚都对外提供服务了,数据该怎么合并,数据冲突怎么解决等等问题。刚刚在说明脑裂场景时有一个前提条件就是没有考虑过半机制,所以实际上Zookeeper集群中是不会轻易出现脑裂问题的,原因在于过半机制。
zookeeper的过半机制:在领导者选举的过程中,如果某台zkServer获得了超过半数的选票,则此zkServer就可以成为Leader了。
举个简单的例子:如果现在集群中有5台zkServer,那么half=5/2=2,那么也就是说,领导者选举的过程中至少要有三台zkServer投了同一个zkServer,才会符合过半机制,才能选出来一个Leader。
有个疑问:zookeeper选举的过程中为什么一定要有一个过半机制验证?
因为这样不需要等待所有zkServer都投了同一个zkServer就可以选举出来一个Leader了,这样比较快,所以叫快速领导者选举算法。
再来想一个问题,过半机制中为什么是大于,而不是大于等于呢?这就是更脑裂问题有关系了,比如回到上文出现脑裂问题的场景[如上图1]:
当机房中间的网络断掉之后,机房1内的三台服务器会进行领导者选举,但是此时过半机制的条件是 “节点数 > 3″,也就是说至少要4台zkServer才能选出来一个Leader,所以对于机房1来说它不能选出一个Leader,同样机房2也不能选出一个Leader,这种情况下整个集群当机房间的网络断掉后,整个集群将没有Leader。
而如果过半机制的条件是 “节点数 >= 3″,那么机房1和机房2都会选出一个Leader,这样就出现了脑裂。这就可以解释为什么过半机制中是大于而不是大于等于,目的就是为了防止脑裂。
如果假设我们现在只有5台机器,也部署在两个机房:
此时过半机制的条件是 “节点数 > 2″,也就是至少要3台服务器才能选出一个Leader,此时机房件的网络断开了,对于机房1来说是没有影响的,Leader依然还是Leader,对于机房2来说是选不出来Leader的,此时整个集群中只有一个Leader。所以可以简单总结得出,有了过半机制,对于一个Zookeeper集群来说,要么没有Leader,要么只有1个Leader,这样zookeeper也就能避免了脑裂问题。
三、 Zookeeper 集群”脑裂”问题处理
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