ZooKeeper的核心原理-优快云博客

前言

在了解了zk的基本概念以后，我们来介绍一下ZK的核心原理。没有了解过zk的同学，请先去了解zk的基本概念---->>>ZooKeeper入门指南

zk的角色

ZooKeeper的zab协议

zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。 zab协议有两种模式，分别是恢复模式和广播模式。当服务启动或者leader崩溃后，Zab就进入了恢复模式。当leader被选举出来且超过一半的server完成了跟leader的状态同步以后，恢复模式结束。

zookeeper的工作原理

为了保证事务的顺序一致性，zookeeper采用了递增的事务id号（zxid）来标识事务。所有的提议（proposal）都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch，标识当前属于那个leader的统治时期。低32位用于递增计数。

每个Server在工作过程中有三种状态：

LOOKING：当前server没有发现leader的情况，通常出现在server启动时。
LEADING：当前server成为了leader。
FOLLOWING：leader已经选举出来，当前Server与之同步

一、选主流程

当leader奔溃或者leader失去超过一半的follower，这时候会进入恢复模式，恢复模式需要重新选举一个新的leader，让所有server都恢复到一个正确的状态。

zk的选举算法有两种：一种是基于basic paxos算法实现的，另一种是基于 fast paxos算法实现的（系统默认）。

1.1 Basic Paxos 选举原理

paxos算法[帕克索斯]是最重要的分布式一致性算法，很多人都把它称作”分布式一致性协议“的代名词。分布式一致性算法是分布式计算领域的基础性问题，其最基本的功能是为了多个进程之间对某个某些值达成强一致性；进而解决分布式系统的高可用的问题。

选举线程由当前server担任，该server负责对投票结果进行统计并选出推荐leader。

选举线程向集群中所有节点发起提议（proposal），包括自己。
选举线程收到server的回复之后，通过ZXID验证对方的回复信息，是否是自己发起的提议。验证通过后，选举线程去获取对方server的ZXID并存储到当前提议列表。并获取对方server提议的leader信息，将推荐leader的关键信息存储到本次选举投票记录表。
当选举线程收到所有的server回复之后，判断本次选举投票记录表中是否有leader获得超过一半（(集群节点数/2)+1）票数的推荐。若有，新leader产生，选举成功！若无，从选举投票记录表计算出ZXID最大的server节点，并将这个server节点设置成下一次要投票的server，继续选举流程。