Zookeeper之领导者选举初始化源码分析

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Zookeeper集群启动配置

1、配置文件
创建三个配置文件conf\zoo_sample.cfg、conf\zoo_sample2.cfg、conf\zoo_sample3.cfg


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只有dataDir和clientPort对应不同的服务端数据存储位置及客户端连接端口


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在dataDir文件夹下需要分别创建myid文件，用来存储server后面的序号1、2、3。(例如server.1=127.0.0.1:12881:13881的1)
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2、三个服务端

QuorumPeerMain对应conf\zoo_sample.cfg启动


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QuorumPeerMain3对应conf\zoo_sample3.cfg启动
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QuorumPeerMain2对应conf\zoo_sample2.cfg启动
3、两个客户端配置
加个 -D:zoocfg=D:\workspase\zookeeper-master\conf\zoo_sample.cfg 对于不同服务端的客户端(对应不同端口)连接
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集群启动

1、isDistributed判断是否以集群方式启动
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerConfig#isDistributed


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standaloneEnabled=true(默认是false，是非集群)也可以启动
votingMembers参与投票数量大于1，也是集群启动。
可以算出过半值half=1(当以三台启动3/2=1)
2、initializeAndRun初始化集群
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain#initializeAndRun
这里便是根据isDistributed来判断是否以集群启动，与单机启动的区别


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3、runFromConfig
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain#runFromConfig
①、ServerCnxnFactory创建与单机相同
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②、创建quorumPeer对象，并给参数赋值
创建quorumPeer对象，并给参数赋值。从config读取到quorumPeer中，下面是对myid赋值


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③、quorumPeer.start 启动
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initialize 初始化、JvmPauseMonitor赋值、start 启动、join 阻塞
4、QuorumPeer#start
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeer#start
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主要步骤：
①、loadDataBase()加载数据
②、startServerCnxnFactory 用来开启acceptThread、SelectorThread和workerPool线程池
③、开启领导者选举startLeaderElection
④、开启JVM监控线程startJvmPauseMonitor
⑤、调用父类super.start();进行领导者选举

初始化领导者选举相关的线程和队列

1、startLeaderElection


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①、创建当前选票currentVote
②、创建选举方式createElectionAlgorithm
2、createElectionAlgorithm
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeer#createElectionAlgorithm
目前选举方式只有electionAlgorithm=3


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这个方法创建了以下三个对象：

①、创建QuorumCnxManager对象
②、QuorumCnxManager.Listener
③、FastLeaderElection

1、创建QuorumCnxManager对象

这个类是一个使用TCP实现用于领导者选举的连接管理器类。可以简单理解为一个处理Socket的传输层类
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#QuorumCnxManager


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创建recvQueue、queueSendMap、senderWorkerMap等属性对象


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2、创建QuorumCnxManager.Listener对象

Listener的创建和启动


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a、run
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.Listener#run


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b、启动ListenerHandler线程
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.Listener.ListenerHandler#run
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c、acceptConnections
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.Listener.ListenerHandler#acceptConnections
开启服务端serverSocket，等待客户端连接。阻塞在serverSocket.accept()方法


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服务端间的连接

当再开一台，则会进行相互连接。阻塞在serverSocket.accept()的方法这里将会继续往下执行。13881和13883端口用来进行领导者选举。
server.1=127.0.0.1:12881:13881
server.3=127.0.0.1:12883:13883


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表示：由sid=1的向sid=3的连接，则会关闭当前sid=1连接的sid=3的socket。sid=3的会向sid=1进行连接
1、acceptConnections
接受连接
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.Listener.ListenerHandler#acceptConnections


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2、receiveConnection
处理连接
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#receiveConnection
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3、handleConnection
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#handleConnection
①、通过网络连接获取数据sid，获取sid表示是那一台连过来的


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②、关闭小的sid向大的sid的socket连接
如果当前sid比连过来的大(sid < self.getId()表示当前sid=3的是服务端)，由sid=1的向sid=3的连接，则会关闭当前sid=1连接的sid=3的socket。上图所示。
image.png

③、大的sid与小的sid建立socket连接(服务端是小的sid=1)
关闭sid=1向sid=3的socket后，建立sid=3向sid=1建立连接（即大的sid向小的sid连接）
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4、connectOne 主动建立socket连接
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#connectOne
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5、initiateConnectionAsync
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#initiateConnectionAsync
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6、执行QuorumConnectionReqThread线程run方法
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#initiateConnection
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7、initiateConnection
建立socket连接
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#initiateConnection


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8、startConnection
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#startConnection
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开启SendWorker、RecvWorker线程。并把SendWorker与sid放入到senderWorkerMap。创建queueSendMap集合
9、SendWorker#run
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.SendWorker#run
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从queueSendMap获取并发送给其他服务
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org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.SendWorker#send
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10、RecvWorker#run
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager.RecvWorker#run
读取并添加到recvQueue
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3、创建FastLeaderElection对象

1、FastLeaderElection
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection#FastLeaderElection


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2、starter
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection#starter
创建sendqueue、recvqueue队列。Messenger对象


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3、Messenger
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection.Messenger#Messenger
创建WorkerSender并封装成wsThread线程，创建WorkerReceiver并封装成wrThread
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4、FastLeaderElection#start
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection#start


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5、Messenger#start
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection.Messenger#start
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启动WorkerSender和WorkerReceiver
6、WorkerSender#run
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection.Messenger.WorkerSender#run
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从sendqueue发送队列取出并处理
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection.Messenger.WorkerSender#process
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自己发送给自己选票
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org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumCnxManager#addToRecvQueue
添加到recvQueue


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7、WorkerReceiver#run
org.apache.zookeeper.server.quorum.FastLeaderElection.Messenger.WorkerReceiver#run
从recvQueue获取得到Message response对象
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把发送给其他节点的投票信息封装成ToSend对象放入到sendqueue队列
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总结：

本章主要分析了领导者选举的初始化。
在初始化过程中，主要创建了三个对象
1、QuorumCnxManager 这个类的创建的作用是创建与Socket底层交互的相关线程和队列
SendWorker和RecvWorker线程，recvQueue队列、queueSendMap和senderWorkerMap集合。
2、QuorumCnxManager.Listener 用来处理领导者选举的服务端的连接
3、FastLeaderElection 快速领导者选举工具类，创建了与领导者选举相关的线程和集合
WorkerSender和WorkerReceiver线程，sendqueue和recvqueue队列

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