【Zookeeper】二、主从应用（master-worker架构）

以一张具有代表性的架构风格展开本篇论述

一般在这种架构中，主节点所负责的工作主要有

• 跟踪从节点状态
• 分配任务到从节点，并跟踪任务的有效性（任务是否正常执行完成）

此时，我们需要关注三个问题

• 主节点崩溃
  如果主节点发生了错误，那么整个系统将无法分配新的任务；对于已经失败的任务也无法进行重新分配。
• 从节点崩溃
  如果从节点发生错误，已经分配的任务将无法执行完成。
• 主从之间的通信发生故障
  如果主从之间通信故障，主节点将无法感知从节点的任务执行状态，并且从节点也无法接收新的任务。

主节点崩溃

对于这个问题，我们需要有一个备份主节点（backup master）。当主要主节点（primary master）崩溃时，backup master能够接管primary master的任务，进行故障转移。接管意味着，新的master能够切入到旧的master崩溃时的状态。此时，就需要旧的master失效时的一些信息，而这个信息已经无法从旧的master进行获取，需要从其他地方获取，即通过Zookeeper进行获取。

还有另外一种情况。当主节点负载很高，导致消息传递发生了延迟，导致backup master误认为primary master已经失效，此时backup master会成为第二个primary master。同时由于网络等原因，一些从节点无法与第一个primary mastter通信，而与第二个primary master建立了主从关系。这种情况被称之为脑裂（split-brain）。简单来讲，脑裂就是系统中两个或多个部分开始独立工作,导致整体行为不一。

所以需要一种方法来处理主节点失效的情况，并且避免脑裂。

从节点崩溃

主节点分配任务到有效的从节点，从节点执行任务并报告任务的执行状态。如果从节点崩溃了，主节点需要将尚未完成的任务重新派发到其他从节点。所以，主节点需要具备检测从节点失效的能力，并确定那些从节点有效以便于派发任务。

主从之间的通信发生故障

如果一个从节点与主节点的网络连接断开，重新分配一个任务可能会导致两个从节点执行相同的任务。如果一个任务允许多次执行，我们在进行任务再分配时可以不用关心从节点是否完成了该任务。如果一个任务不允许，那么我们的应用需要适应多个从节点执行相同任务的可能性。

通过以上描述，总结出主从架构有以下几点需求

• 主节点选举
• 崩溃检测
• 组成员关系管理：主节点需要知道哪一个从节点具备执行任务的能力。
• 元数据管理。用于保存任务的分配状态和执行状态。

ZooKeeper提供了实现这些原语的关键机制，使得开发者可以更加关注应用本身的业务逻辑。

什么是原语？

比如说我写到这里的时候，饥肠辘辘，想吃宫保鸡丁，于是我开始自己动手做这道菜。

• 切（原语）：首先，需要将鸡肉切成丁，将辣椒切成段。
• 炒（原语）：其次，需要在锅中加热油，然后炒鸡肉。
• 调味（原语）：最后，在炒的过程中，需要加入调料，如酱油、糖、醋等。

通过这些基本的“原语”（准备食材和烹饪操作），可以组合它们来完成一道美味的菜肴。在计算机中，原语就是构建更复杂系统和程序的基本构件。