ZooKeeper Leader选举

Bertha 。 2023-06-15 04:52 4阅读 0赞

ZooKeeper集群中的三种服务器角色：Leader、Follower和 Observer。

**ZXID：事务ID**  
ZXID是一个事务ID，用来唯一标识一次服务器状态的变更。在某一个时刻，集群中每台机器的ZXID值不一定全都一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端“更新请求”的处理逻辑有关。

**服务器启动时期的Leader选举**

1.  隐式条件便是ZooKeeper的集群规模至少是2台机器。最好是单数台，例如3台。  
    当有一台服务器，我们假设这台机器的myid为1，启动的时候，是无法进行Leader选举的。当第二台机器，假设这台服务器的myid为2，也启动后，此时这两台机器已经能够进行互相通信，每台机器都试图找到一个Leader，于是便进入了Leader选举流程。

**Leader选举**

1.  每个Server会发出一个投票。  
    由于是初始情况，myid1和myid2来说，都会投自己为Leader，每次投票包含的最基本的元素包括：所推举的服务器的 myid 和ZXID，**我们以（myid，ZXID）的形式来表示**。即myid1的投票数据内容为（1，0），myid2的投票内容为（2，0），将这个投票发给集群中其他机器。
2.  接收来自各个服务器的投票。  
    每个服务器都会接收来自其他服务器的投票。集群中的每个服务器在接收到投票后，首先会判断该投票的有效性，包括检查是否是本轮投票、是否来自LOOKING状态的服务器（处在投票中的机器）。
3.  处理投票  
    接收到来自其他服务器的投票后，针对每一个投票，服务器将别人的的投票和自己的投票进行PK。  
    . **优先检查ZXID。ZXID比较大的服务器优先作为Leader。**  
    · **如果ZXID相同的话，那么就比较myid。myid比较大的服务器作为Leader服务器。**  
    现在我们来看Server1和Server2实际是如何进行投票处理的。对于Server1来说，它自己的投票是（1，0），而接收到的投票为（2，0）。首先会对比两者的ZXID，因为都是0，所以无法决定谁是Leader。接下来会对比两者的myid，很显然，myid1发现接收到的投票中的myid是2，大于自己，于是就会更新自己的投票为（2，0），然后重新将投票发出去。而对于myid2来说，不需要更新自己的投票信息，只是再一次向集群中所有机器发出上一次投票信息即可。
4.  统计投票  
    每次投票后，服务器都会统计所有投票，判断是否已经有过半的机器接收到相同的投票信息。对于myid1和myid2服务器来说，都统计出集群中已经有两台机器接受了（2，0）这个投票信息。对于这里由3台机器构成的集群，大于等于2台即为达到“过半”要求。那么，当myid1和myid2都收到相同的投票信息（2，0）的时候，即认为已经选出了Leader。
5.  改变服务器状态。  
    一旦确定了 Leader，每个服务器就会更新自己的状态：如果是 Follower，那么就变更为FOLLOWING，如果是Leader，那么就变更为LEADING。

**服务器运行期间的Leader选举**  
一旦选出一个Leader，Leader服务器将一直作为集群的Leader，即使集群中有**非Leader**机器挂了或是有新机器加入集群也不会改变Leader。只有Leader所在的机器挂了，进入新一轮的Leader选举。并且整个集群将暂时无法对外服务。

1.  变更状态  
    当 Leader 挂了之后，余下的Follower服务器都会将自己的服务器状态变更为LOOKING，然后开始进入Leader选举流程。
2.  每个Follower会发出一个投票。  
    在这个过程中，需要生成投票信息（myid，ZXID）。运行期间，因此每个Follower服务器上的ZXID可能不同，在第一轮投票中，myid1和 myid3都会投自己，即分别产生投票（1，x）和（3，y），（x，y为各自的ZXID）,各自将这个投票发给集群中所有机器。
3.  接收来自各个服务器的投票。
4.  处理投票。  
    比对两台机器的ZXID的大小，ZXID小的机器于是就会更新自己的投票为，然后重新将投票发出去。而对于大的机器来说，不需要更新自己的投票信息，只是再一次向集群中所有机器发出上一次投票信息即可。
5.  统计投票（服务器启动时期的Leader选举一致）
6.  改变服务器状态（服务器启动时期的Leader选举一致）

在ZooKeeper中，提供了三种Leader选举的算法，

1.  LeaderElection
2.  UDP版本的FastLeaderElection
3.  TCP版本的FastLeaderElection

可以在配置文件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。**

**从3.4.0版本开始，ZooKeeper废弃了0、1和2这三种Leader选举算法，只保留了TCP版本的FastLeaderElection选举算法。**