ZooKeeper 技术知识总结之二——ZK 惊群与脑裂

接上篇《ZooKeeper 技术知识总结之一——Leader选举算法》

二. ZK 惊群与脑裂

2.1 Zookeeper 的惊群现象

ZooKeeper 的节点通常可以作为分布式锁来使用。比如可以多个服务对同时竞争申请一个节点 “/test/lock”，创建成功的服务获取到这个锁，其他没创建成功的监听这个锁，等到这个锁释放后再重新申请该锁。这样就实现了简单的分布式锁。

但同时在大量锁的情况下会有**“惊群”**的问题。“惊群”就是在一个节点删除的时候，大量对这个节点的删除动作有订阅Watcher的线程会进行回调，这对Zk集群是十分不利的。所以需要避免这种现象的发生。

为了解决“惊群“问题，我们需要放弃订阅一个节点的策略，那么怎么做呢？

1. 我们将锁抽象成目录，多个线程在此目录下创建瞬时的顺序节点，因为Zk会为我们保证节点的顺序性，所以可以利用节点的顺序进行锁的判断。
2. 首先创建顺序节点，然后获取当前目录下最小的节点，判断最小节点是不是当前节点，如果是那么获取锁成功，如果不是那么获取锁失败。
3. 获取锁失败的节点获取当前节点上一个顺序节点，对此节点注册监听，当节点删除的时候通知当前节点。
4. 当unlock的时候删除节点之后会通知下一个节点。

2.2 脑裂现象与 Zookeeper

参考地址：《脑裂是什么？Zookeeper是如何解决的？》

脑裂 (split-brain)，就是“大脑分裂”，也就是本来一个“大脑”被拆分了两个或多个“大脑”。我们都知道，如果一个人有多个大脑，并且相互独立的话，那么会导致人体“手舞足蹈”，“不听使唤”。这种现象经常出现于集群情况。

对于一个集群，想要提高这个集群的可用性，通常会采用多机房部署，比如现在有一个由6台 zkServer 所组成的一个集群，部署在了两个机房。正常情况下，此集群只会有一个 Leader。那么如果机房之间的网络断了之后，两个机房内的 zkServer 还是可以相互通信的，如果不考虑过半机制，那么就会出现每个机房内部都将选出一个 Leader，如下图所示：

实际上 Zookeeper 集群中是不会出现脑裂问题的，而不会出现的原因就跟过半机制有关。Zookeeper 选举时，必须接收到超过一半节点选择同样的节点，超过一半节点意味着不能等于一半节点。这里的原因用上面的问题可以很好的解释：

假设允许等于一半节点，那么假设两个机房都是三台服务器，中间两个机房的连接断了，那么两个机房内部选举，都会选出分别的 master，即出现了脑裂现象。

但是如果只允许大于一半节点，不允许等于，那么上面的情况，两边机房都不会选出新的 master。如果两个机房分别是 4 台，2 台节点，那么机房一所有节点的投票最终会相同，投票数量为 4，大于总服务器的一半，所以新的 master 节点只可能出现在机房一中。