paxos 实现
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本文主要介绍zookeeper中zookeeper Server leader的选举,zookeeper在选举leader的时候采用了paxos算法(主要是fast paxos),这里主要介绍其中两种:LeaderElection 和FastLeaderElection.
我们先要清楚以下几点
在zookeeper中,一个zookeeper集群有多少个Server是固定,每个Server用于选举的IP和PORT都在配置文件中
- 除了IP和PORT能标识一个Server外,还有没有别的方法
每一个Server都有一个数字编号,而且是唯一的,我们根据配置文件中的配置来对每一个Server进行编号,这一步在部署时需要人工去做,需要在存储数据文件的目录中创建一个文件叫myid的文件,并写入自己的编号,这个编号在处理我提交的value相同很有用
获得n/2 + 1个Server同意(这里意思是n/2 + 1个Server要同意拥有zxid是所有Server最大的哪个Server)
zookeeper中选举主要是采用UDP,也一种实现是采用TCP,在这里介绍的两种实现采用的是UDP
LOOKING 初始化状态
LEADING 领导者状态
FOLLOWING 跟随者状态
- 如果所有zxid都相同(例如: 刚初始化时),此时有可能不能形成n/2+1个Server,怎么办
zookeeper中每一个Server都有一个ID,这个ID是不重复的,而且按大小排序,如果遇到这样的情况时,zookeeper就推荐ID最大的哪个Server作为Leader
- zookeeper中Leader怎么知道Fllower还存活,Fllower怎么知道Leader还存活
Leader定时向Fllower发ping消息,Fllower定时向Leader发ping消息,当发现Leader无法ping通时,就改变自己的状态(LOOKING),发起新的一轮选举
名词解释
zookeeer Server: zookeeper中一个Server,以下简称Server
zxid(zookeeper transtion id): zookeeper 事务id,他是选举过程中能否成为leader的关键因素,它决定当前Server要将自己这一票投给谁(也就是我在选举过程中的value,这只是其中一个,还有id)
myid/id(zookeeper server id): zookeeper server id ,他也是能否成为leader的一个因素
epoch/logicalclock:他主要用于描述leader是否已经改变,每一个Server中启动都会有一个epoch,初始值为0,当 开始新的一次选举时epoch加1,选举完成时 epoch加1。
tag/sequencer:消息编号
xid:随机生成的一个数字,跟epoch功能相同
Fast Paxos消息流向图与Basic Paxos的对比
消息流向图
Client Proposer Acceptor Learner
| | | | | | |
X-------->| | | | | | Request
| X--------->|->|->| | | Prepare(N)//向所有Server提议
| |<---------X--X--X | | Promise(N,{Va,Vb,Vc})//向提议人回复是否接受提议(如果不接受回到上一步)
| X--------->|->|->| | | Accept!(N,Vn)//向所有人发送接受提议消息
| |<---------X--X--X------>|->| Accepted(N,Vn)//向提议人回复自己已经接受提议)
|<---------------------------------X--X Response
| | | | | | |
没有冲突的选举过程
Client Leader Acceptor Learner
| | | | | | | |
| X--------->|->|->|->| | | Any(N,I,Recovery)
| | | | | | | |
X------------------->|->|->|->| | | Accept!(N,I,W)//向所有Server提议,所有Server收到消息后,接受提议
| |<---------X--X--X--X------>|->| Accepted(N,I,W)//向提议人发送接受提议的消息
|<------------------------------------X--X Response(W)
| | | | | | | |
第一种实现: LeaderElection
LeaderElection是Fast paxos最简单的一种实现,每个Server启动以后都询问其它的Server它要投票给谁,收到所有Server回复以后,就计算出zxid最大的哪个Server,并将这个Server相关信息设置成下一次要投票的Server
每个Server都有一个response线程和选举线程,我们先看一下每个线程是做一些什么事情
response线程
它主要功能是被动的接受对方法的请求,并根据当前自己的状态作出相应的回复,每次回复都有自己的Id,以及xid,我们根据他的状态来看一看他都回复了哪些内容
LOOKING状态:
自己要推荐的Server相关信息(id,zxid)
LEADING状态
myid,上一次推荐的Server的id
FLLOWING状态:
当前Leader的id,以及上一次处理的事务ID(zxid)
选举线程
选举线程由当前Server发起选举的线程担任,他主要的功能对投票结果进行统计,并选出推荐的Server。选举线程首先向所有Server发起一次询问(包括自己),被询问方,根据自己当前的状态作相应的回复,选举线程收到回复后,验证是否是自己发起的询问(验证 xid是否一致),然后获取对方的id(myid),并存储到当前询问对象列表中,最后获取对方提议的leader相关信息(id,zxid),并将这些 信息存储到当次选举的投票记录表中,当向所有Server都询问完以后,对统计结果进行筛选并进行统计,计算出当次询问后获胜的是哪一个 Server,并将当前zxid最大的Server设置为当前Server要推荐的Server(有可能是自己,也有可以是其它的Server,根据投票 结果而定,但是每一个Server在第一次投票时都会投自己),如果此时获胜的Server获得n/2 + 1的Server票数, 设置当前推荐的leader为获胜的Server,将根据获胜的Server相关信息设置自己的状态。每一个Server都重复以上流程,直到选出 leader
了解每个线程的功能以后,我们来看一看选举过程
当一个Server启动时它都会发起一次选举,此时由选举线程发起相关流程,那么每个Server都会获得当前zxid最大的哪个Server是谁,如果当次最大的Server没有获得n/2+1个票数,那么下一次投票时,他将向zxid最大的Server投票,重复以上流程,最后一定能选举出一个Leader
只要保证n/2+1个Server存活就没有任何问题,如果少于n/2+1个Server存活就没办法选出Leader
当选举出Leader以后,此时每个Server应该是什么状态(FLLOWING)都已经确定,此时由于Leader已经死亡我们就不管它,其它的Fllower按正常的流程继续下去,当完成这个流程以后,所有的Fllower都会向Leader发送Ping消息,如果无法ping通,就改变自己的状态为(FLLOWING ==> LOOKING),发起新的一轮选举
这个过程的处理跟选举过程中Leader死亡处理方式一样,这里就不再描述
第二种实现: FastLeaderElection
fastLeaderElection是标准的fast paxos的实现,它首先向所有Server提议自己要成为leader,当其它Server收到提议以后,解决epoch和zxid的冲突,并接受对方的提议,然后向对方发送接受提议完成的消息
数据结构
本地消息结构:
static public class Notification {
long leader; //所推荐的Server id
long zxid; //所推荐的Server的zxid(zookeeper transtion id)
long epoch; //描述leader是否变化(每一个Server启动时都有一个logicalclock,初始值为0)
QuorumPeer.ServerState state; //发送者当前的状态
InetSocketAddress addr; //发送者的ip地址
}
网络消息结构:
static public class ToSend {
int type; //消息类型
long leader; //Server id
long zxid; //Server的zxid
long epoch; //Server的epoch
QuorumPeer.ServerState state; //Server的state
long tag; //消息编号
InetSocketAddress addr;
}
Server具体的实现
每个Server都一个接收线程池(3个线程)和一个发送线程池 (3个线程),在没有发起选举时,这两个线程池处于阻塞状态,直到有消息到来时才解除阻塞并处理消息,同时每个Server都有一个选举线程(可以发起 选举的线程担任);我们先看一下每个线程所做的事情,如下:
被动接收消息端(接收线程池)的处理:
notification: 首先检测当前Server上所被推荐的zxid,epoch是否合法(currentServer.epoch <= currentMsg.epoch && (currentMsg.zxid > currentServer.zxid || (currentMsg.zxid == currentServer.zxid && currentMsg.id > currentServer.id))) 如果不合法就用消息中的zxid,epoch,id更新当前Server所被推荐的值,此时将收到的消息转换成Notification消息放入接收队列中,将向对方发送ack消息
ack: 将消息编号放入ack队列中,检测对方的状态是否是LOOKING状态,如果不是说明此时已经有Leader已经被选出来,将接收到的消息转发成Notification消息放入接收对队列
主动发送消息端(发送线程池)的处理:
notification: 将要发送的消息由Notification消息转换成ToSend消息,然后发送对方,并等待对方的回复,如果在等待结束没有收到对方法回复,重做三次,如果重做次还是没有收到对方的回复时检测当前的选举(epoch)是否已经改变,如果没有改变,将消息再次放入发送队列中,一直重复直到有Leader选出或者收到对方回复为止
ack: 主要将自己相关信息发送给对方
主动发起选举端(选举线程)的处理:
首先自己的epoch 加1,然后生成notification消息,并将消息放入发送队列中,系统中配置有几个Server就生成几条消息,保证每个Server都能收到此消息,如果当前Server的状态是LOOKING就一直循环检查接收队列是否有消息,如果有消息,根据消息中对方的状态进行相应的处理。
LOOKING状态:
首先检测消息中epoch是否合法,是否比当前Server的大,如果比较当前Server的epoch大时,更新epoch,检测是消息中的zxid,id是否比当前推荐的Server大,如果是更新相关值,并新生成notification消息放入发关队列,清空投票统计表; 如果消息小的epoch则什么也不做; 如果相同检测消息中zxid,id是否合法,如果消息中的zxid,id大,那么更新当前Server相关信息,并新生成notification消息放入发送队列,将收到的消息的IP和投票结果放入统计表中,并计算统计结果,根据结果设置自己相应的状态
LEADING状态:
将收到的消息的IP和投票结果放入统计表中(这里的统计表是独立的),并计算统计结果,根据结果设置自己相应的状态
FOLLOWING状态:
将收到的消息的IP和投票结果放入统计表中(这里的统计表是独立的),并计算统计结果,根据结果设置自己相应的状态
了解每个线程的功能以后,我们来看一看选举过程,选举过程跟第一程一样
当一个Server启动时它都会发起一次选举,此时由选举线程发起相关流程,通过将自己的zxid和epoch告诉其它Server,最后每个Server都会得zxid值最大的哪个Server的相关信息,并且在下一次投票时就投zxid值最大的哪个Server,重复以上流程,最后一定能选举出一个Leader
只要保证n/2+1个Server存活就没有任何问题,如果少于n/2+1个Server存活就没办法选出Leader
当选举出Leader以后,此时每个Server应该是什么状态 (FLLOWING)都已经确定,此时由于Leader已经死亡我们就不管它,其它的Fllower按正常的流程继续下去,当完成这个流程以后,所有的 Fllower都会向Leader发送Ping消息,如果无法ping通,就改变自己的状态为(FLLOWING ==> LOOKING),发起新的一轮选举
这个过程的处理跟选举过 程中Leader死亡处理方式一样,这里就不再描述
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第三章-局域网-思维导图
内容概要:PT300机械故障综合模拟实验台由瓦仑尼安教学设备有限公司生产,旨在帮助用户深入了解振动特征知识及复杂转子振动频谱分析,实现精密振动分析和精准故障诊断。该实验台能模拟轴承故障、不平衡、不对中、设备松动、转子摩擦等多种机械故障现象,可进行不同转速下的轴承故障频率识别、转子静动平衡模拟试验、设备启停机测试等实验。设备采用高效节能ABB三相交流电动机,配备高精度转速控制和测量模块,确保运行稳定。此外,实验台还设有透明防震安全罩和互锁开关,保障实验安全。; 适合人群:高校师生、科研人员等需要学习或研究机械故障诊断相关理论知识和实践技能的人群。; 使用场景及目标:①用于高校等教育机构的教学,辅助学生理解机械故障诊断的理论知识和实践技能;②满足科研人员进行机械故障诊断算法验证、故障特征分析等科研需求。; 其他说明:PT300机械故障综合模拟实验台的每个部件均经过高精度加工,确保在不同振动状态下稳定运行。用户可根据期望分析特定部件的故障特征。设备尺寸为735mm(长)×310mm(宽)×350mm(高),保修一年,且提供免费操作指导服务。
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5G NR射频一致性自测用例 由于NR射频测试场景太多,全指标自动化跑测用时太久,本表格选取了主要场景的关键指标,以便于射频工程师对产品的NR射频指标进行初步摸底。 表格每一页概况: 1、NR TDD摸底指标N77/78/79/41 2、NR FDD摸底指标N1/3//5/8/28 附录1、各频段带宽所支持的SCS 附录2、各带宽SCS的RB配置 附录3、灵敏度测试的RB配置 附录4、摸底测试信道查询 附录5、各频段频率范围
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