SpringCloud Alibaba 微服务架构（十四）- Nacos集群部署原理解析

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-12-22 08:39 179阅读 0赞

# 一、CAP定律 #

CPA即一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）。CAP三个要素不可能全部实现，最多实现两个。一般的实际都是基于AP和CP。

而Nacos支持CP/AP两个模式和混合模式，可以进行切换，默认为AP。

# 二、Eureka与Zookeeper区别 #

都是分布式服务注册中心。

zookeeper采用CP保证数据一致性，原理采用Zab原子广播协议，当zk集群的leader宕机后，会自动重新选择一个新的领导角色，在选举过程中，zk环境不可使用。zk可运行的节点必须过半才能使用。

Eureka采用AP设计，完全去中心化。各个节点之间相互注册，只要有一个节点，整个微服务就可以通讯。

# 三、Eureka与Nacos区别 #

Eureka采用AP模式

Nacos采用AP+CP模式混合实现，默认为AP。

Eureka底层实现集群协议是去中心化对等，Nacos使用Raft协议会产生领导角色。

# 四、分布式系统一致性算法 #

分布式系统一致性算法是用来保证集群节点的数据一致性的问题。

有raft（nacos）、zab（zookeeper）、paxos等。

## 4.1 Zab协议集群模式原理 ##

Zab是中心化思想的集群模式，zookeeper采用的便是此协议。

zookeeper为了保持数据一致性，需要满足大多数情况，即多数节点可用时集群才能工作，>n/2+1个节点可用。

在zookeeper集群中有领导者和跟随者，对每个结点有比较其能力的myid值，根据能力值的大小选择出领导者。不过一旦启动的可用节点过半后选择出了领导者后，就不会再选举领导者了，除非当前领导者宕机。

## 4.2 Zab数据一致性 ##

所有的写请求统一交给领导角色实现，领导角色写完数据之后，领导角色再将数据同步给每个节点。

数据同步采用2pc两阶段提交协议  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left]  
如上图，先去比较zxid的大小，将zxid大的作为领导角色。如果zxid相同，则比较myid，myid大的作为领导者。

每次写入数据时，领导角色会携带上自己zxid去询问跟随者，若有过半的跟随者回应，则进行写入操作，并将领导者的zxid写给同步的跟随者。

## 4.3 Raft协议选举实现原理 ##

Raft协议中有三种状态：跟随者、竞选者、领导者。

默认情况下每个节点都是跟随者，每个节点会随机生成一个选举的超时时间，在这个超时的时间范围类节点必须要等待。

超时时间过后，当前结点有跟随者变为竞选者，会给其他发出选举的投票通知，只要该竞选者有超过半数以上即可成为领导者。

超时时间短的成为领导者的可能大。

**Raft随机数一样的处理方式：**

*  如果所有节点的超时随机数都是一样的情况下，当前投票全部作废，重新生成超时时间。
 *  如果多个节点生成的随机数一样，得票高的为领导者。如果票数完全一样，直接作废。  
    集群节点建议为奇数。

## 4.4 Raft故障重新选举 ##

如果跟随者节点不能及时收到领导角色的消息，那么跟随者就会变为竞选者，给其他节点发送选举投票通知，有过半票数则称为领导者。

## 4.5 Raft采用日志复制形式同步数据 ##

所有的写请求都交给领导者，将请求操作写入日志，标记该状态为未提交状态。  
为了提交该日志，领导者就会将日志以心跳形式发送给其他跟随者，只要满足过半的跟随者可以写入该数据，则直接通知其他节点同步该数据，这个过程称为日志复制。

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