ZooKeeper系统模型之Leader选举概述。

左手的ㄟ右手 2024-02-18 18:22 49阅读 0赞

Leader选举是ZooKeeper中最重要的技术之一，也是保证分布式数据一致性的关键所在。

## 服务器启动时期的Leader选举 ##

Leader选举的时候，需要注意的一点是，隐式条件便是ZooKeeper的集群规模至少是2台机器，这里我们以2台机器组成的服务器集群为例。在服务器集群初始化阶段，当有一台服务器（我们假设这台机器的myid为1，因此称其为Server1）启动的时候，他是无法完成Leader选举的，是无法进行Leader选举的。当第二台机器（同样，我们假设这台服务器的myid为2，称其为Server2）也启动后，此时这两台机器已经能够进行互相通信，每台机器试图找到一个Leader，于是便进入了Leader选举流程。

### 每个Server会发出一个投票 ###

由于是初始情况，因此对于Server1和Server2来说，都会将自己作为Leader服务器来进行投票，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。因为是初始化阶段，因此无论是Server1还是Server2，都会投给自己，即Server1的投票为（1, 0），Server2的投票为(2, 0)，然后各自将这个投票发给集群中其他所有机器。

### 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。

### 处理投票 ###

在接收到来自其他服务器的投票后，针对每一个投票，服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行PK，PK的规则如下。

*  **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，他自己的投票是(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，Server1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Server2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。

### 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Server1和Server2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。这里我们需要对“过半”的概念做一个简单地介绍。所谓“过半”就是指大于集群机器数量的一半，即大于或等于(n/2+1)。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Server1和Server2都收到相同的投票信息（2, 0）的时候，即认为已经选出了Leader。

### 改变服务状态 ###

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 ##

在ZooKeeper集群正常运行过程中，一旦选出一个Leader，那么所有服务器的集群角色一般不会再发生变化——也就是说，Leader服务器将一直作为集群的Leader，即使集群中有非Leader集群挂了或是有新机器加入集群也不会影响Leader。但是一旦Leader所在的机器挂了，那么整个集群将暂时无法对外服务，而是进入新一轮的Leader选举。服务器运行期间的Leader选举和启动时期的Leader选举基本过程是一致的。

我们假设当前正在运行的ZooKeeper服务器由3台机器组成，分别是Server1、Server2和Server3，当前的Leader是Server2。假设在某一个瞬间，Leader挂了，这个时候便开始了Leader选举。

### 变更状态 ###

当Leader挂了之后，余下的非Observer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。

### 每个Server会发出一个投票 ###

在这个过程中，需要生成投票信息（myid, ZXID）。因为是运行期间，因此每个服务器上的ZXID可能不同，我们假定Server1的ZXID为123，而Server3的ZXID为122。在第一轮投票中，Server1和Server3都会投自己，即分别产生投票（1, 123）和(3, 122)，然后各自将这个投票发给集群中所有机器。

### 接收来自各个服务器的投票 ###

### 处理投票 ###

对于投票的处理，和上面提到的服务器启动期间的处理规则是一致的。在这个例子里面，由于Server1的ZXID为123，Server3的ZXID为122，那么显然，Server1会成为Leader。

### 统计投票 ###

### 改变服务器状态 ###