Zookeeper的Leader选举算法

秒速五厘米 2022-05-13 01:18 201阅读 0赞

# 一、概述 #

在ZooKeeper中，提供了三种Leader选举的算法，分别是  
1)LeaderElection、  
2)UDP版本的FastLeaderElection  
3)TCP版本的FastLeaderElection  
可以通过在配置文件zoo.cfg中使用electionAlg属性来指定，分别使用数字0~3来表示。  
0代表LeaderElection，这是一种纯UDP实现的Leader选举算法：1代表UDP版本的FastLeaderElection，并且是非授权模式；2也代表UDP版本的FastLeaderElection，但使用授权模式；3代表TCP版本的FastLeaderElection。值得一提的是，从3.4.0版本开始，ZooKeeper废弃了0、1、2这三种Leader选举算法，只保留了TCP版本的FastLeaderElection选举算法。

# 二、选举算法核心 #

![这里写图片描述][70]  
![这里写图片描述][70 1]  
　　1. **自增选举轮次**。Zookeeper规定所有有效的投票都必须在同一轮次中，在开始新一轮投票时，会首先对logicalclock进行自增操作。

2. **初始化选票**。在开始进行新一轮投票之前，每个服务器都会初始化自身的选票，并且在初始化阶段，每台服务器都会将自己推举为Leader。

3. **发送初始化选票**。完成选票的初始化后，服务器就会发起第一次投票。Zookeeper会将刚刚初始化好的选票放入sendqueue中，由发送器WorkerSender负责发送出去。

4. **接收外部投票**。每台服务器会不断地从recvqueue队列中获取外部选票。如果服务器发现无法获取到任何外部投票，那么就会立即确认自己是否和集群中其他服务器保持着有效的连接，如果没有连接，则马上建立连接，如果已经建立了连接，则再次发送自己当前的内部投票。

5. **判断选举轮次**。在发送完初始化选票之后，接着开始处理外部投票。在处理外部投票时，会根据选举轮次来进行不同的处理。

· 外部投票的选举轮次大于内部投票。若服务器自身的选举轮次落后于该外部投票对应服务器的选举轮次，那么就会立即更新自己的选举轮次(logicalclock)，并且清空所有已经收到的投票，然后使用初始化的投票来进行PK以确定是否变更内部投票。最终再将内部投票发送出去。

· 外部投票的选举轮次小于内部投票。若服务器接收的外选票的选举轮次落后于自身的选举轮次，那么Zookeeper就会直接忽略该外部投票，不做任何处理，并返回步骤4。

· 外部投票的选举轮次等于内部投票。此时可以开始进行选票PK。

6. **选票PK**。在进行选票PK时，符合任意一个条件就需要变更投票。

· 若外部投票中推举的Leader服务器的选举轮次大于内部投票，那么需要变更投票。

· 若选举轮次一致，那么就对比两者的ZXID，若外部投票的ZXID大，那么需要变更投票。

· 若两者的ZXID一致，那么就对比两者的SID，若外部投票的SID大，那么就需要变更投票。

7. **变更投票**。经过PK后，若确定了外部投票优于内部投票，那么就变更投票，即使用外部投票的选票信息来覆盖内部投票，变更完成后，再次将这个变更后的内部投票发送出去。

8. **选票归档**。无论是否变更了投票，都会将刚刚收到的那份外部投票放入选票集合recvset中进行归档。recvset用于记录当前服务器在本轮次的Leader选举中收到的所有外部投票（按照服务队的SID区别，如\{(1, vote1), (2, vote2)…\}）。

9. **统计投票**。完成选票归档后，就可以开始统计投票，统计投票是为了统计集群中是否已经有过半的服务器认可了当前的内部投票，如果确定已经有过半服务器认可了该投票，则终止投票。否则返回步骤4。

10. **更新服务器状态**。若已经确定可以终止投票，那么就开始更新服务器状态，服务器首选判断当前被过半服务器认可的投票所对应的Leader服务器是否是自己，若是自己，则将自己的服务器状态更新为LEADING，若不是，则根据具体情况来确定自己是FOLLOWING或是OBSERVING。

以上10个步骤就是FastLeaderElection的核心，其中步骤4-9会经过几轮循环，直到有Leader选举产生。  
[参考链接][Link 1]  
[参考链接][Link 2]

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[70 1]: /images/20220513/abf85ad365e64646a1f071661568e3e5.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/en_joker/article/details/79398158
[Link 2]: http://www.cnblogs.com/leesf456/p/6107600.html#commentform