使用zookeeper实现分布式master选举（c 接口版本）

zookeeper，已经被不少人所熟知，主要应用场景有（数据订阅/发布 ，负载均衡， 命名服务， 分布式协调/通知，集群管理，Master选举，分布式锁，分布式队列）。

C接口的描述  主要参考 Haippy 的文章 ：Zookeeper C API 指南 (感谢大神)

可是网上的C++版 示例代码少之又少，做为一个小白，本身摸索，给你们参考。

Master选举的需求主要以下：

         1.多台机器同时进行选举，产生惟一的一台机器做为Master，其它的机器做为slave。

         2.当Master宕机后，须要在全部存活的slave中再次选举一个成为新的Master。

         3.当新的master宕机后，继续选举，如此反复。

这样保证了在大多数分布式系统中Master不会宕机。在这里咱们默认zookeeper是高可用的。（即不考虑zookeeper失效。）

思路主要以下：

        1.每一个进程都会去建立一个临时文件（名为master，该文件里面的值为master的ip地址），zookeeper将会保证那么多的进程只有一个进程可以建立成功。收到ZOK，其它的都会收到ZNODEEXISTS（已存在）。

        2.没有建立成功的节点slave节点将会去监视这个已经建立成功的“文件”（master） ，当该文件发生变化时，slave将会触发相对应的函数。

        临时文件：为ZOO_EPHEMERAL类型，正如 EPHEMERAL（短暂的）本意，当建立这个文件的进程挂了，zookeeper会自动检测到（正是利用这个特性）。

        变化： 这个变化有不少种可能，如该文件的内容变了，该文件下的子文件增长或减小了，（在zookeeper中文件既是文件又是一个文件夹），也多是该文件被删除了。

        值的一提的是，如Haippy所述，zookeeper watch函数是 “一次性”的，简单的说  小明 调用了watch观察 本身家的门。 此时，小红打开了门，watch函数马上告诉了小明，小明就过去把门关了。这个时候若是小明没有再次调用watch函数，小红再偷偷的开门，小明是不知道的，讲了那么啰嗦其实就是一句话“每次触发watch函数后，请别忘记再次调用watch函数”（固然仍是要看具体的场景）。

      下面贴上代码(全部的解释都写在代码注释中)： 编译命令为   g++ election.cpp -o election -lzookeeper_mt -std=c++11  （不是-lzookeeper_st 不然一点反应都没）

  1 /*
  2  * =============================================================================
  3  *
  4  *       Filename:  election.cpp
  5  *
  6  *    Description:  elect master test by zookeeper
  7  *
  8  *        Created:  02/15/2013 08:48:49 PM
  9  *
 10  *         Author:  zhejiangxiaomai, 358088534@qq.com
 11  *        Company:  ECNU
 12  *
 13  * =============================================================================
 14  */
 15 #include <unistd.h>
 16 #include <stdio.h>
 17 #include <stdlib.h>
 18 #include <string.h>
 19 #include <zookeeper/zookeeper.h>
 20 #include <zookeeper/zookeeper_log.h>
 21 #include <iostream>
 22 using namespace std;
 23 
 24 int status = -1;
 25 // 1 : master 0 :slave
 26 zhandle_t* init(const char* host, int timeout);
 27 void init_1(zhandle_t* zh, int type, int state, const char* path, void* watcherCtx);
 28 void getResult(int rc, const char *name, const void *data);
 29 void go_to_election(zhandle_t* zh, int type, int state, const char* path, void* ip);
 30 void get_master(int rc, const char *value, int value_len, const struct Stat *stat, const void *data);
 31 void watch_master(zhandle_t* zh, const char* ip);
 32 
 33 int main(int argc, const char *argv[])
 34 {
 35     const char* host = "127.0.0.1:2181";
 36     int timeout = 30000;
 37     zoo_set_debug_level(ZOO_LOG_LEVEL_WARN);
 38     const char* ip = argv[1];
 39     //初始化链接句柄 
 40     zhandle_t* zh = init(host, timeout);
 41     //参加选举
 42     go_to_election(zh,0,0,"/master",(void *) ip);
 43     //按下空格便可清除句柄，退出程序
 44     getchar();
 45     zookeeper_close(zh);
 46     return 0;
 47 }
 48 //建立链接zookeeper的句柄
 49 zhandle_t* init(const char* host, int timeout){
 50     zhandle_t* zkhandle = zookeeper_init(host,init_1,timeout, 0, NULL, 0);
 51     if (zkhandle == NULL) {
 52         fprintf(stderr, "Error when connecting to zookeeper servers...\n");
 53         exit(EXIT_FAILURE);
 54     }
 55     return zkhandle;
 56 }
 57 //作为建立句柄的watch函数（通常输出句柄的信息，可是我没有处理）
 58 void init_1(zhandle_t* zh, int type, int state, const char* path, void* watcherCtx)
 59 {
 60     std::cout<<"init handler"<<endl;
 61 }
 62 //参选函数
 63 void go_to_election(zhandle_t* zh, int type, int state, const char* path, void* ip)
 64 {
 65     //建立一个/master文件，值为char* 类型的IP，长度为15，
 66     //该文件为类型为ZOO_EPHEMERAL，当建立完成后会调用getResult函数
 67     int ret = zoo_acreate(zh, "/master", (char*)ip, 15,
 68            &ZOO_OPEN_ACL_UNSAFE, ZOO_EPHEMERAL,
 69            getResult, "election");
 70     if (ret) {
 71         fprintf(stderr, "Error %d for %s\n", ret, "election");
 72         exit(EXIT_FAILURE);
 73     }
 74     //此处sleep一秒,没有这个步骤程序就没有效果，
 75     //我认为是create没有那么快,没有建立完成的watch就没有意义。
 76     sleep(1);
 77     if(status == 0)
 78     {
 79     //若是是slave就观察master
 80         watch_master(zh, (const char*)ip);
 81     }
 82 }
 83 //判断建立结果，结果保存在rc中，并改变状态。
 84 //在此看起来其余参数没有用到，可是这是七种回调函数的一种格式，须要遵照。
 85 void getResult(int rc, const char *name, const void *data)
 86 {
 87     switch(rc){
 88         case ZOK:
 89             std::cout<<"Become master"<<endl;
 90             status = 1;
 91             break;
 92         case ZNODEEXISTS:
 93             std::cout<<"Become slave, keep watch"<<endl;
 94             status = 0;
 95             break;
 96     }  
 97 }
 98 //在此仅仅是将master文件的值输出.
 99 void get_master(int rc, const char *value, int value_len, 
100     const struct Stat *stat, const void *data){
101     std::cout<<(char *)data<<(char*)value<<endl;
102 } 
103 
104 void watch_master(zhandle_t* zh, const char* ip){
105    //获取/master文件的值 经过回调函数 get_master. 当该文件发生改变时带着本身的ip地址从新去注册
106    int ret = zoo_awget(zh, "/master",go_to_election,(void *)ip ,
107                    get_master,"get master ip :"); 
108    if (ret) {
109             fprintf(stderr, "Error %d for %s\n", ret, "re");
110             exit(EXIT_FAILURE);
111         }
112 }

实现结果图：（master从0.1 变为了0.2 变为了0.3）