Zookeeper集群节点数量为什么要是奇数个?

无论是公司的生产环境,还是自己搭建的测试环境,Zookeeper集群的节点个数都是奇数个。至于为什么要是奇数个,以前只是模糊的知道是为了满足选举需要,并不知道详细的原因。最近重点学习zookeeper,了解到其中的原理,现将其整理记录下来。

首先需要明确zookeeper选举的规则:leader选举,要求 可用节点数量 > 总节点数量/2  。注意 是 > , 不是 ≥。

注:为什么规则要求 可用节点数量 > 集群总结点数量/2 ?  如果不这样限制,在集群出现脑裂的时候,可能会出现多个子集群同时服务的情况(即子集群各组选举出自己的leader), 这样对整个zookeeper集群来说是紊乱的。

换句话说,如果遵守上述规则进行选举,即使出现脑裂,集群最多也只能回出现一个子集群可以提供服务的情况(能满足节点数量> 总结点数量/2 的子集群最多只会有一个)。所以要限制 可用节点数量 > 集群总结点数量/2 。

采用奇数个的节点主要是出于两方面的考虑:

1、防止由脑裂造成的集群不可用。

首先,什么是脑裂?集群的脑裂通常是发生在节点之间通信不可达的情况下,集群会分裂成不同的小集群,小集群各自选出自己的master节点,导致原有的集群出现多个master节点的情况,这就是脑裂。

下面举例说一下为什么采用奇数台节点,就可以防止由于脑裂造成的服务不可用:

(1) 假如zookeeper集群有 5 个节点,发生了脑裂,脑裂成了A、B两个小集群:

(a) A : 1个节点 ,B :4个节点 , 或 A、B互换

(b) A : 2个节点, B :3个节点  , 或 A、B互换

可以看出,上面这两种情况下,A、B中总会有一个小集群满足 可用节点数量 > 总节点数量/2 。所以zookeeper集群仍然能够选举出leader , 仍然能对外提供服务,只不过是有一部分节点失效了而已。

(2) 假如zookeeper集群有4个节点,同样发生脑裂,脑裂成了A、B两个小集群:

(a) A:1个节点 ,  B:3个节点,   或 A、B互换

(b) A:2个节点 , B:2个节点

可以看出,情况(a) 是满足选举条件的,与(1)中的例子相同。 但是情况(b) 就不同了,因为A和B都是2个节点,都不满足 可用节点数量 > 总节点数量/2 的选举条件, 所以此时zookeeper就彻底不能提供服务了。

综合上面两个例子可以看出: 在节点数量是奇数个的情况下, zookeeper集群总能对外提供服务(即使损失了一部分节点);如果节点数量是偶数个,会存在zookeeper集群不能用的可能性(脑裂成两个均等的子集群的时候)。

在生产环境中,如果zookeeper集群不能提供服务,那将是致命的 , 所以zookeeper集群的节点数一般采用奇数个。

2、在容错能力相同的情况下,奇数台更节省资源。

leader选举,要求 可用节点数量 > 总节点数量/2  。注意 是 > , 不是 ≥。

举两个例子:

(1) 假如zookeeper集群1 ,有3个节点,3/2=1.5 ,  即zookeeper想要正常对外提供服务(即leader选举成功),至少需要2个节点是正常的。换句话说,3个节点的zookeeper集群,允许有一个节点宕机。

(2) 假如zookeeper集群2,有4个节点,4/2=2 , 即zookeeper想要正常对外提供服务(即leader选举成功),至少需要3个节点是正常的。换句话说,4个节点的zookeeper集群,也允许有一个节点宕机。

那么问题就来了, 集群1与集群2都有 允许1个节点宕机 的容错能力,但是集群2比集群1多了1个节点。在相同容错能力的情况下,本着节约资源的原则,zookeeper集群的节点数维持奇数个更好一些。

参考链接:https://blog.csdn.net/u010476994/article/details/79806041

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