使用Zookeeper实现Leader(Master)选举

谁践踏了优雅 2022-06-05 00:48 237阅读 0赞

[使用Zookeeper实现Leader(Master)选举][Zookeeper_Leader_Master]

[http://blog.csdn.net/MassiveStars/article/details/53894551][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551]

应用场景

分布式系统最典型的架构就是一主多从。在很多时候，虽然处理大规模的数据、图像和文件等，这种工作极其耗资源而且数据、文件等都是共享的，若全部机器都计算处理一次会浪费保贵的计算资源；我们可以把这些工作交给一台机器处理，其它机器则通过数据库、分布式文件系统等方式共享计算成果Leader(Master)。另外，对于数据库、缓存等组件读写分离是惯用的提高性能的方式；读写分离是把写全部给leader(master)，查询则使用follower的机器。使用Zookeeper提供的API可轻松实现leader选举。

具体步骤

1、客户端连接时，在指定的目录(这里假定为"/leader")创建一个EPHEMERAL\_SEQUENTIAL的节点，把内网的IP数据存入创建节点。

2、获取目录的子点节，并取得序列号最小的节点，我们把这个节点设置为leader。当此节点被删除时，证明leader断线。

3、其它机器监听leader节点，当leader节点的删除时，再取目录的最小子点节作为leader。

详细代码

zk客户端工具类

\[java\] [view plain][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551] [copy][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551] [print][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551][?][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551]

package org.massive.common;

import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;

import org.apache.zookeeper.Watcher;

import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;

import java.io.IOException;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/\*\*

\* Created by Massive on 2016/12/18.

\*/

public class ZooKeeperClient \{

private static String connectionString = "localhost:2181";

private static int sessionTimeout = 10000;

public static ZooKeeper getInstance() throws IOException, InterruptedException \{

//--------------------------------------------------------------

// 为避免连接还未完成就执行zookeeper的get/create/exists操作引起的（KeeperErrorCode = ConnectionLoss)

// 这里等Zookeeper的连接完成才返回实例

//--------------------------------------------------------------

final CountDownLatch connectedSignal = new CountDownLatch(1);

ZooKeeper zk = new ZooKeeper(connectionString, sessionTimeout, new Watcher() \{

@Override

public void process(WatchedEvent event) \{

if (event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected) \{

connectedSignal.countDown();

\});

connectedSignal.await(sessionTimeout, TimeUnit.MILLISECONDS);

return zk;

public static int getSessionTimeout() \{

return sessionTimeout;

public static void setSessionTimeout(int sessionTimeout) \{

ZooKeeperClient.sessionTimeout = sessionTimeout;

LeaderElection

package org.massive.group;

import org.apache.zookeeper.\*;

import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import org.massive.common.ZooKeeperClient;

import java.io.IOException;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

import java.net.\*;

import java.util.\*;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/\*\*

\* Created by Massive on 2016/12/25.

\*/

public class LeaderElection \{

private ZooKeeper zk;

private int sessionTimeout;

private static byte\[\] DEFAULT\_DATA = \{0x12,0x34\};

private static Object mutex = new Object();

private static String ROOT = "/leader";

private byte\[\] localhost = getLocalIpAdressBytes();

private String znode;

private static CountDownLatch firstElectionSignal = new CountDownLatch(1);

//----------------------------------------------------

// leader的IP地址

//----------------------------------------------------

private static String leader;

public LeaderElection() throws IOException, InterruptedException, KeeperException \{

this.zk = ZooKeeperClient.getInstance();

this.sessionTimeout = zk.getSessionTimeout();

ensureExists(ROOT);

ensureLocalNodeExists();

System.out.println("-------------------------------------");

System.out.println("local IP: " + getLocalIpAddress());

System.out.println("local created node: " + znode);

System.out.println("-------------------------------------");

/\*\*

\* 检查本机是否已创建节点，不存在则创建

\* @throws KeeperException

\* @throws InterruptedException

\*/

public void ensureLocalNodeExists() throws KeeperException, InterruptedException \{

List<String> list = zk.getChildren(ROOT,new NodeDeleteWatcher());

for (String node : list) \{

Stat stat = new Stat();

String path = ROOT + "/" + node;

byte\[\] data = zk.getData(path,false,stat);

if (Arrays.equals(data,localhost)) \{

znode = path;

return;

znode = zk.create(ROOT + "/", localhost, ZooDefs.Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

public void ensureExists(String path) \{

try \{

Stat stat = zk.exists(path, false);

if (stat == null) \{

zk.create(path, DEFAULT\_DATA, ZooDefs.Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

\} catch (KeeperException e) \{

e.printStackTrace();

\} catch (InterruptedException e) \{

e.printStackTrace();

public void start() throws KeeperException, InterruptedException, UnsupportedEncodingException \{

do\{

synchronized (mutex) \{

System.out.println("begin leader election...");

List<String> nodes = zk.getChildren(ROOT, null);

SortedSet<String> sortedNode = new TreeSet<String>();

for (String node : nodes) \{

sortedNode.add(ROOT + "/" + node);

//----------------------------------------------------

// 取出序列号最小的消息

//----------------------------------------------------

String first = sortedNode.first();

leader = first;

//----------------------------------------------------

// 监控序列最小节点（非本机创建节点）

//----------------------------------------------------

NodeDeleteWatcher watcher = znode.equals(first) ? null : new NodeDeleteWatcher();

byte\[\] data = zk.getData(first, watcher, null);

leader = new String(data, "UTF-8");

System.out.println("leader election end, the leader is : " + leader);

if (firstElectionSignal.getCount() != 0) \{

firstElectionSignal.countDown();

if (znode.equals(first)) \{

return;

mutex.wait();

\} while (true);

class NodeDeleteWatcher implements Watcher \{

@Override

public void process(WatchedEvent event) \{

if (event.getType() == Event.EventType.NodeDeleted) \{

synchronized (mutex) \{

mutex.notify();

/\*\*

\* 获取本地内网IP地址

\* @return

\* @throws SocketException

\*/

public static String getLocalIpAddress() throws SocketException \{

// 获得本机的所有网络接口

Enumeration<NetworkInterface> nifs = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();

while (nifs.hasMoreElements()) \{

NetworkInterface nif = nifs.nextElement();

// 获得与该网络接口绑定的 IP 地址，一般只有一个

Enumeration<InetAddress> addresses = nif.getInetAddresses();

while (addresses.hasMoreElements()) \{

InetAddress addr = addresses.nextElement();

String ip = addr.getHostAddress();

// 只关心 IPv4 地址

if (addr instanceof Inet4Address && !"127.0.0.1".equals(ip)) \{

return ip;

return null;

public static byte\[\] getLocalIpAdressBytes() throws SocketException \{

String ip = getLocalIpAddress();

return ip == null ? null : ip.getBytes();

public static String getLeader() throws InterruptedException \{

//----------------------------------------------------

// 第一次leader选举完成后才释放阀门

//----------------------------------------------------

firstElectionSignal.await();

return leader;

public static void main(String\[\] args) throws IOException, InterruptedException, KeeperException \{

//-------------------------------------------------------

// 启动一条线程用处理leader选举

//-------------------------------------------------------

new Thread(new Runnable() \{

@Override

public void run() \{

try \{

LeaderElection leaderElection = new LeaderElection();

leaderElection.start();

\} catch (KeeperException e) \{

e.printStackTrace();

\} catch (InterruptedException e) \{

e.printStackTrace();

\} catch (UnsupportedEncodingException e) \{

e.printStackTrace();

\} catch (IOException e) \{

e.printStackTrace();

\}).start();

String leader = LeaderElection.getLeader();

测试

运行main方法，本机器的某次输出结果

\[plain\] [view plain][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551] [copy][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551] [print][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551][?][http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551]

\-------------------------------------

local IP: 192.168.1.103

local created node: /leader/0000000017

\-------------------------------------

begin leader election...

leader election end, the leader is : 192.168.1.103

注：本文只进行了简单的测试，要在生产环境中使用请先同时多在个JVM上进行测试。

参考文章：

[http://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.9/recipes.html][http_zookeeper.apache.org_doc_r3.4.9_recipes.html]

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ZooKeeper实现分布式锁和队列可参考：

[使用Zookeeper实现分布式锁][http_blog.csdn.net_massivestars_article_details_53894551]

[使用ZooKeeper实现队列][ZooKeeper]

[Zookeeper_Leader_Master]: http://blog.csdn.net/massivestars/article/details/53894551
[http_blog.csdn.net_MassiveStars_article_details_53894551]: http://blog.csdn.net/MassiveStars/article/details/53894551
[http_zookeeper.apache.org_doc_r3.4.9_recipes.html]: http://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.9/recipes.html
[http_blog.csdn.net_massivestars_article_details_53894551]: http://blog.csdn.net/massivestars/article/details/53771532
[ZooKeeper]: http://blog.csdn.net/massivestars/article/details/53870399