quorum这个概念深深嵌入了ZooKeeper的设计中,尤其是当处理请求和在replicate模式中进行选举leader时尤为相关。如果ZooKeeper的各个server的quorum起来(up)时,ensemble才能继续(make progress)。
Majority Rules
当一个ensemble有足够的Zookeeper server时,便能够开始处理请求,可以把这些server集合称为一个quorum。当然,永远不会想要两个不相交(disjoint)的server集合来处理请求,否则会发生脑裂(split brain)的情况。可通过要求所有的quorum至少拥有一个majority of servers来避免脑裂问题(注意:只有一半的server不能组成一个majority,必须拥有总数量一半以上的server才能获得一个majority)。
当我们使用多台server来建立ensemble时,默认使用了majority quorum。ZooKeeper自动进行检测到配置文件中存在多个server,那么决定应该运行replicate模式。
配置Quorums
如果一个quorum是dissolve的,并在这个ensemble又有另一个quorum,那么这两个quorum必须至少有一个server是相交的(intersect)。Majority quorum明显是满足这个相交(intersection)条件的。通常,quorum不一定是majority的,ZooKeeper允许更灵活的配置quorum。一种实践模式就是把server分成不相交的集合,并给这些server分配权重(weight)。为了在这种模式中组成一个quorum,我们需要获得各个group的大多数投票(a majority of votes),例如,比如我们有3个组,每个组有3台server,每个server的权重是1。为了组成一个quorum,我们需要4台server:从一个组选2台server,再从另一个组选2台,通常归结为如下数学公式。如果有G个组,我们需要一个server的子集G',满足|Gʹ | > |G|/2。另外,G'的每一个成员g,需要g的一个子集g',g'组成的server的权重和至少为g的权重和的一半,例如Wʹ > W/2。
下面的配置创建了一个组:
group.x=n[:n]
创建了一个层次化的quorum结构。x是一个组的id,右边的部分是对应的server id,以冒号分隔。注意各个组必须是不相交的,且组成ensemble的各个server必须出现在某一个组,只能出现1次。
下面是一个例子,9台server组成了3个不同的组:
group.1=1:2:3
group.2=4:5:6
group.3=7:8:9
在这个例子中,所有的server都有相同的权重,为了组成一个majority quorum,至少需要5台server来组成一个quorum。
当进行跨数据中心部署这样的配置有很多好处。例如,一个分组代表一个数据中心的所有节点,如果一个数据中心挂了,ZooKeeper不受影响。
一种部署方式可以避免在1个数据中心挂掉后,不影响整体服务,在两个数据中心分别部署3台server,另一个数据中心部署一台server。如果任何一个data center不可用,另外2个可以组成一个quorum。只要有任意4台server就可以组成quorum。但是存在2个缺点:
第一个缺点是server的数量在各个数据中心间不是均衡的。第二个是一旦一个数据中心不可用,之后如果再有其他数据中心的server挂掉就会影响整体可用性。如果只有2个数据中心可用,我们可以使用权重来表达优先级。如果我们给其中一个server赋予更高的权重,那么在一个数据中心挂掉的情况下可以保证整体服务可用。例如有2个数据中心,每个有3台server,分在一个组里:
group.1=1:2:3:4:5:6
因为所有的server默认有相同的权重,则quorum只要有4台机器服务就可以起来。这意味着如果一个数据中心挂掉,就无法组成quorum了。
使用如下配置来给server设置权限:
weight.x=n
这是跟分组设置配套使用的,当组成quorum时,分配权重n,这是用来投票的。ZooKeeper的一些行为需要进行投票,比如选举leader和atomic broadcast协议。默认权重为1。如果设置了分组但没有设置权重,那么所有的server的权重都为1。
我们有一个数据中心,称为D1,想要在即使另一个数据中心挂掉时也能正常工作。我们给D1的server更大的权重,这样可更容易的跟其他server组成quorum。
假设server 1,2,3在D1,下面给server 1更大的权重:
weight.1=2
这样,我们一共有7票,只需要4票就可以组成一个quorum了。所以如果D1还存活着,即使其他数据挂掉也没关系。
以上只是一部分例子,你可以更灵活的使用各种不同的权重和分组规划来构建自己拓扑。
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