ZooKeeper 源码解读：追踪 ZooKeeper 处理写请求的旅程
2023-11-30 19:33:02
ZooKeeper 处理写请求的总体流程
在 ZooKeeper 中，写请求主要涉及客户端、Leader 和 Follower 三个角色。客户端发起写请求，由 Leader 负责处理并转发给 Follower。Leader 与 Follower 之间通过 Zab 协议进行同步复制，确保数据的强一致性。
1. 客户端发起写请求
客户端向 ZooKeeper 发起写请求，请求可以是创建节点、删除节点、更新数据等。客户端将请求发送给 ZooKeeper 集群中的某个服务器，该服务器可能是 Leader，也可能是 Follower。
2. Leader 处理写请求
收到客户端的写请求后，Leader 首先会将请求写入本地的事务日志（TxnLog），然后将请求转发给 Follower。
3. Follower 处理写请求
Follower 收到 Leader 转发的写请求后，也会将请求写入本地的事务日志 。当 Follower 将请求写入日志后，会向 Leader 发送一个确认消息 。
4. Leader 收到确认消息
Leader 收到来自大多数 Follower 的确认消息后，会将写请求提交到内存数据库中。随后，Leader 会向客户端发送一个成功响应 。
ZooKeeper 处理写请求的详细过程
1. 客户端发起写请求
客户端向 ZooKeeper 发起写请求，请求可以是创建节点、删除节点、更新数据等。客户端将请求发送给 ZooKeeper 集群中的某个服务器，该服务器可能是 Leader，也可能是 Follower。
2. Leader 处理写请求
收到客户端的写请求后，Leader 首先会将请求写入本地的事务日志（TxnLog），然后将请求转发给 Follower。
Leader 将请求写入事务日志时，会为该请求生成一个唯一的事务 ID 。事务 ID 由一个 64 位的数字组成，高 32 位是请求的操作码 ，低 32 位是请求的顺序号 。
Leader 将请求转发给 Follower 时，会将请求的事务 ID 、请求类型 、请求数据 等信息一起发送给 Follower。
3. Follower 处理写请求
Follower 收到 Leader 转发的写请求后，也会将请求写入本地的事务日志 。
Follower 将请求写入日志后，会向 Leader 发送一个确认消息 。确认消息中包含了请求的事务 ID 和Follower 的 ID 。
4. Leader 收到确认消息
Leader 收到来自大多数 Follower 的确认消息后，会将写请求提交到内存数据库中。随后，Leader 会向客户端发送一个成功响应 。
Leader 将写请求提交到内存数据库时，会将请求的事务 ID 和请求的数据 一起写入内存数据库。
Leader 向客户端发送成功响应时，会将请求的事务 ID 发送给客户端。
ZooKeeper 处理写请求的超时机制
在 ZooKeeper 中，Leader 和 Follower 之间的通信可能会因为网络故障等原因出现超时。为了应对这种情况，ZooKeeper 引入了超时机制。
1. Leader 超时
如果 Leader 在一段时间内没有收到来自大多数 Follower 的确认消息，则 Leader 会认为这些 Follower 已经宕机。Leader 会将这些 Follower 从集群中移除，并重新选举一个新的 Leader。
2. Follower 超时
如果 Follower 在一段时间内没有收到 Leader 转发的写请求，则 Follower 会认为 Leader 已经宕机。Follower 会尝试与其他 Follower 建立连接，并重新选举一个新的 Leader。
ZooKeeper 处理写请求的安全性保障
ZooKeeper 通过 Zab 协议来保障写请求的安全性。Zab 协议是一种原子广播协议 ，它可以确保写请求要么被所有 Follower 成功处理，要么被所有 Follower 拒绝。
Zab 协议的核心思想是多数派写 。在 ZooKeeper 集群中，只要大多数 Follower 成功处理了写请求，则该写请求就被认为是已经成功提交。
ZooKeeper 处理写请求的性能优化
ZooKeeper 通过以下方法来优化写请求的性能：
1. 批量提交
ZooKeeper 将多个写请求合并成一个批次，然后一次性提交给 Follower。这种方式可以减少网络通信的次数，提高写请求的性能。
2. 异步提交
ZooKeeper 允许客户端以异步的方式提交写请求。客户端将写请求发送给 Leader 后，不需要等待 Leader 的响应，就可以继续执行其他任务。这种方式可以提高客户端的吞吐量。
3. 数据压缩
ZooKeeper 会对写请求的数据进行压缩，以减少网络通信的带宽消耗。
结论
ZooKeeper 通过 Zab 协议来保证写请求的强一致性和安全性。ZooKeeper 使用批量提交、异步提交、数据压缩等技术来优化写请求的性能。ZooKeeper 的写请求处理机制是 ZooKeeper 分布式协调服务的基础，它为 ZooKeeper 的可靠性和可用性提供了坚实的保障。
