Zookeeper 一致性和多数据中心部署

一致性的定义

最终一致性

最终一致性,是BASE理论提出来的,好多系统分布式系统为了强调可用性,从而弱化一致性,通过最终一致性来满足,那多长时间能达到最终一致呢,这就有一个不一致的时间窗口(Inconsistency Window)。

顺序一致性

顺序一致性是保证下次读到的值,肯定不会比本次读到的版本要旧,即,肯定读到新的值。

Zookeeper 一致性的精确定义

zookeeper 是一个顺序一致性的实现,zookeeper 保证不会读到比上次更老的版本,因为zookeeper client 会携带一个事物id,如果链接断开,连上了没有同步的那台机器,这台server 会比较客户端当前携带的事物id,如果大于,则会和leader 同步。顺序一致性的解释和原理,请看饿了么的团队写的文章:https://mp.weixin.qq.com/s/4NtdY6nEBi173Ya4yHWy2g

Zookeeper 多数据中心部署

现在满多互联网公司说实现多活,多活面临的一个基本问题是,服务协调和通信而且是在跨地域跨数据中心的情况下,解决网络延迟和数据一致的问题,下面我们看下zookeeper 跨多Data Center 部署方案

单个zookeeper 集群

单个集群即zookeeper的acceptor节点部署在多个区域,保证数据一致性。

则种部署方式能完全保证可用性,不回出现单点,但是在commit 投票时,都需要跨地域操作,不可避免的要面对网络延迟和带宽的开销,即更新操作就比较慢了,想想假如在北京和上海两个数据中心,更新操作commit 投票时一个请求就要30ms的延迟。

Acceptors 和 learner 分开部署

这种部署方式是acceptor 部署在一个集群负责投票和选举。learner 分别部署在其他的数据中心,负责同步数据,这样能减少更新操作时的网络延迟,因为都在一个数据中心通信,网络和带宽没有问题,但是写吞吐量受到了单个Acceptors集群的限制,在远程数据中心的更新回有很大的延迟,以及还有单点问题。

多个zookeeper 集群

这种模式是一个地区一个zookeeper集群,learner分别部署在异地, 比如上海和北京都部署一个,上海的zookeeper 集群的learner 部署在北京,北京的learner部署在上海,这种部署的方式的好处是多个数据中心可以并行处理请求,吞吐量高,而且一个数据中心出现故障,其他的不回受影响,单是这种方案有一个一致性的问题,在并发更新而且从异地数据中心读另外一个更新的数据时,

多zookeeper 集群 而且保证一致性的方案

Modular composition

基于上面三种方案的优缺点,Modular Composition of Coordination Services 这篇论文提供了一个解决方案,他们对zookeeper 的server 端的一个组件commit processor做了修改,并提供了一个waper的client ,并且提供了batch for zookeeper,zookeeper社区在3.6版本回合并进来,主要实现如下两个关键改进:

服务端

服务端通过隔离每个客户端的请求,来增加吞吐量,目前zookeeper的commit processor 实现是为所有的客户端请求维持一个队列,这样不同的客户端更新也有等前面的请求完成2PC后才能进入后面的处理。

客户端

客户端通过对zk client的包装,可以链接多个zookeeper 集群,具体请参考相关的论文。

总结

zookeeper 多数据中心部署方案的比较

方案 写性能 读性能 一致性语义 可用性写 可用性读
单个zookeeper集群 非常慢 正确 大多数 所有节点
Learners 方案 正确 Acceptors 所有节点
多个zookeeper集群 回出现不一致 Local 所有节点
改造方案 正确 Local Local
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