分布式一致性协议之:Zab(Zookeeper的分布式一致性算法)
Zookeeper使用了一种称为Zab(Zookeeper Atomic Broadcast)的协议作为其一致性复制的核心,据其作者说这是一种新发算法,其特点是充分考虑了Yahoo的具体情况:高吞吐量、低延迟、健壮、简单,但不过分要求其扩展性。下面将展示一些该协议的核心内容:
另,本文仅讨论Zookeeper使用的一致性协议而非讨论其源码实现
Zookeeper的实现是有Client、Server构成,Server端提供了一个一致性复制、存储服务,Client端会提供一些具体的语义,比如分布式锁、选举算法、分布式互斥等。从存储内容来说,Server端更多的是存储一些数据的状态,而非数据内容本身,因此Zookeeper可以作为一个小文件系统使用。数据状态的存储量相对不大,完全可以全部加载到内存中,从而极大地消除了通信延迟。
Server可以Crash后重启,考虑到容错性,Server必须“记住”之前的数据状态,因此数据需要持久化,但吞吐量很高时,磁盘的IO便成为系统瓶颈,其解决办法是使用缓存,把随机写变为连续写。
考虑到Zookeeper主要操作数据的状态,为了保证状态的一致性,Zookeeper提出了两个安全属性(Safety Property)
- 全序(Total order):如果消息a在消息b之前发送,则所有Server应该看到相同的结果
- 因果顺序(Causal order):如果消息a在消息b之前发生(a导致了b),并被一起发送,则a始终在b之前被执行。
- Atomic Broadcast
- Leader选举
1. Atomic Broadcast
- 因为只有一个Leader,Leader提交到Follower的请求一定会被接受(没有其他Leader干扰)
- 不需要所有的Follower都响应成功,只要一个多数派即可
2. Leader Election
- 老Leader在COMMIT前Crash(已经提交到本地)
- 老Leader在COMMIT后Crash,但有部分Follower接收到了Commit请求
3. Zab与Paxos
Because multiple leaders can
propose a value for a given instance two problems arise.
First, proposals can conflict. Paxos uses ballots to detect and resolve conflicting proposals.
Second, it is not enough to know that a given instance number has been committed, processes must also be able to figure out which value has been committed.
- 之前的Phase2
- Learn
4.结束
- A simple totally ordered broadcast protocol
- paxos
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