Zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

Zookeeper 集群节点故障剔除、切换、恢复原理

zookeeper 集群节点故障时，如何剔除节点，如果为领导节点如何处理，如何进行故障恢

复的，实现原理?

在 Zookeeper 集群中，当节点故障时，集群需要自动剔除故障节点并进行故障恢复，确保集群的高
可用性和一致性。具体来说，当跟随者节点故障时，集群可以继续运行，但当领导节点故障时，需要进
行领导节点的重新选举。以下是实现原理和处理步骤。

节点故障检测与剔除

1. 心跳机制：

   • 每个 Zookeeper 节点定期发送心跳消息给领导节点。
   • 领导节点监控所有跟随者节点的心跳，如果在一定时间内未收到某个节点的心跳消息，认为该节点故障。

2. 剔除故障节点：

   • 领导节点将故障节点从活跃节点列表中移除，不再向其广播事务。
   • 故障节点重新上线后，需要重新加入集群并同步数据。

领导节点故障处理

1. 故障检测：

   • 当跟随者节点检测到领导节点未发送心跳消息或未响应请求，认为领导节点故障。
   • 跟随者节点进入领导选举模式。

2. 领导选举：

   • 所有活跃节点参与领导选举过程。
   • 使用 ZAB 协议（Zookeeper Atomic Broadcast）进行选举，选出新的领导节点。
   • 选举过程保证新的领导节点拥有最新的事务日志。

3. 数据同步：

   • 新的领导节点选出后，将其最新状态广播给所有跟随者节点。
   • 跟随者节点与新的领导节点进行数据同步，确保数据一致性。

4. 恢复服务：

   • 数据同步完成后，集群恢复正常服务，新的领导节点开始处理客户端请求。

实现原理

1. 心跳检测与故障剔除

class ZookeeperNode {private int id;private boolean isLeader;private List<ZookeeperNode> followers;private Map<Integer, Long> followerHeartbeat;public ZookeeperNode(int id) {this.id = id;this.isLeader = false;this.followers = new ArrayList<>();this.followerHeartbeat = new HashMap<>();}public void addFollower(ZookeeperNode follower) {followers.add(follower);followerHeartbeat.put(follower.getId(), System.currentTimeMillis());}public void sendHeartbeat() {for (ZookeeperNode follower : followers) {follower.receiveHeartbeat(id);}}public void receiveHeartbeat(int leaderId) {if (isLeader) {System.out.println("Leader received heartbeat from follower: " + leaderId);} else {System.out.println("Follower received heartbeat from leader: " + leaderId);}}public void checkFollowerHeartbeats() {long currentTime = System.currentTimeMillis();for (Map.Entry<Integer, Long> entry : followerHeartbeat.entrySet()) {if (currentTime - entry.getValue() > 5000) { // 假设心跳超时时间为 5 秒System.out.println("Follower " + entry.getKey() + " is considered dead.");followerHeartbeat.remove(entry.getKey());}}}public int getId() {return id;}public static void main(String[