Zookeeper 入门（6）：图解选举机制，同步机制，服务端与客户端的启动

选举机制

第一次选举

• SID：服务器ID。用来唯一标识一台 ZooKeeper 集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。
• ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端“更新请求”的处理逻辑有关。
• Epoch：每个Leader任期的代号。没有 Leader 时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加。

具体步骤

• （1）服务器1启 动，发起一次选举。服务器1投自己一票。此时服务器1票数一票，不够半数以上（3票），选举无法完成，服务器1状态保持为 LOOKING；
• （2）服务器2启动，再发起一次选举。服务器1和2分别投自己一票并交换选票信息：此时服务器1发现服务器2的myid 比自己目前投票推举的（服务器1）大，更改选票为推举服务器2。此时服务器1票数0票，服务器2票数2票，没有半数以上结果，选举无法完成，服务器1，2状态保持LOOKING
• （3）服务器3启动，发起一次选举。此时服务器1和2都会更改选票为服务器3。此次投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器 3 的票数已经超过半数，服务器3当选Leader。服务器1，2更改状态为FOLLOWING，服务器3更改状态为LEADING；
• （4）服务器4启动，发起一次选举。此时服务器 1，2，3已经不是 LOOKING 状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果：服务器 3 为3 票，服务器 4 为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING；
• （5）服务器5启动，同4一样当小弟。

非第一次启动

当ZooKeeper集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举：

• 服务器初始化启动。
• 服务器运行期间无法和Leader保持连接。

而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态：

• 集群中本来就已经存在一个Leader。
  对于第一种已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和Leader机器建立连接，并进行状态同步即可。
• 集群中确实不存在Leader。
  假设 ZooKeeper由5台服务器组成，SID分别为1、2、3、4、5，ZXID分别为8、8、8、7、7，并且此时SID为 3 的服务器是Leader。某一时刻，3和5服务器出现故障，因此开始进行Leader选举。
  

选举源码解析

流程概览

选举准备

选举执行

Follower 和 Leader 状态同步源码

当选举结束后，每个节点都需要根据自己的角色更新自己的状态。选举出的 Leader 更新自己状态为 Leader，其他节点更新自己状态为 Follower。

• Leader 更新状态入口：leader.lead()
• Follower 更新状态入口：follower.followerLeader()

具体步骤

• （1）follower 必须要让 leader 知道自己的状态：epoch、zxid、sid 必须要找出谁是 leader；

  • 发起请求连接 leader；
  • 发送自己的信息给 leader；
  • leader 接收到信息，必须要返回对应的信息给 follower。

• （2）当 leader 得知 follower 的状态了，就确定需要做何种方式的数据同步DIFF、TRUNC、SNAP

• （3）执行数据同步

• （4）当 leader 接收到超过半数 follower 的 ack 之后，进入正常工作状态，集群启动完成了

同步步骤

最终总结同步的方式：

• （1）DIFF ：咱两一样，不需要做什么
• （2）TRUNC： follower 的 zxid 比 leader 的 zxid 大，所以 Follower 要回滚
• （3）COMMIT： leader 的 zxid 比 follower 的 zxid 大，发送 Proposal 给 foloower 提交执行
• （4）如果 follower 并没有任何数据，直接使用 SNAP 的方式来执行数据同步（直接把数据全部序列到 follower）

同步源码

服务端leader启动

服务端 follower 启动

客户端初始化