1 zookeeper选主流程

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（选主）和广播模式（同步）。当服务器启动或者leader崩溃以后Zab进入恢复模式，当leader被选举出来以后，然后进行同步模式。

zxid：是一个64位的数字，高32位是epoch，用来标志leader关系是否改变了，每一次新的leader选出来以后，都会有一个新的epoch。低32位用来递增计数。zxid越大，表示数据越新。

serverid:在配置服务器的时候，给定服务器标志的id

epoch：选举的轮数

当leader崩溃或者leader丢失了大多数的follower时，zookeeper进入恢复模式，然后选出一个新的leader

zookeeper选举算法有两种：

一种是基于basic paxos实现

另一种是基于fast paxos算法实现（默认）

server 在工作过程中的三个状态：

LOOKING：当前server不知道leader是谁，正在寻找

LEADING：当前server就是刚选举出来的leader

FOLLOWDING：leader已经选举出来了，当前server正在和它同步

1.1 basic paxos流程

1、 选举线程由当前Server发起选举的线程担任，其主要功能是对投票结果进行统计，并选出推荐的Server。

2、 选举线程首先向所有Server发起一次询问（包括自己）。

3、 选举线程收到回复后，验证是否是自己发起的询问（验证zxid是否一致），然后获取对方的id（myid），并存储到当前询问对象列表中，最后获取对方提议的leader相关信息（myid，zxid），并将这些信息存储到当次选举的投票记录表中。

4、 收到所有Server回复以后，就计算出zxid最大的那个Server，并将这个Server相关信息设置成下一次投票的Server。

5、 线程将当前zxid最大的Server设置成为当前Server要推荐的Leader，若果此时获胜的Server获得n/2+1的Server票数，设置当前推荐的leader为获胜的Server，将根据获胜的Server相关信息设置成自己的状态，否则，继续这个过程，直到leader被选举出来。

备注：要使Leader获得多数的Server支持，则Server总数必须是奇数2n+1，且存活的Server的数据不得少于n+1。

1.2 fast paxos

1、 server启动、恢复准备加入集群，此时都会读取本身的zxid等信息。

2、 所有server加入集群时都会推荐自己成为leader，然后将（leader id,zxid,epoch）作为广播信息到集群中所有的server，等待集群中的server返回信息。

3、 收到集群中其他服务器返回的信息，分为两类，服务器处于looking状态，或者其他状态。

（1） 服务器处于looking状态

说先判断逻辑时钟Epoch：

（a） 如果接受到Epoch大于自己目前的逻辑时钟，那么更新本机的Epoch，同时clear其他服务器发送来的选举数据。然后判断是否需要更新当前自己的选举情况（开始选择的leader id是自己）。

判断规则：保存的zxid最大值和leader id来进行判断。先看数据zxid，zxid大的胜出；其次判断leader id，leader id大的胜出；然后再将自身最新的选举结果广播给其他server。

（b） 如果接受到的Epoch小于目前的逻辑时钟，说明对方处于一个比较低一轮的选举轮数，这时需要将自己的选举情况发送给它即可。

（c） 如果接收到的Epoch等于目前的逻辑时钟，再根据（a）中的判断规则，将自身的最新选举结果广播给其他server。

同时server还要处理两种情况：

（a） 如果server接收到了其他所有服务器的选举信息，那么则根据这些选举信息确定自己的状态（Following，Leading），结束Looking，退出选举。

（b） 即时没有收到所有服务器的选举信息，也可以判断一下根据以上过程之后最新的选举leader是不是得到了超过半数以上服务器的支持，如果是则尝试接受最新数据，如果没有最新数据，说明都接受了这个结果，同样也退出选举过程。

（2） 服务器处于其他状态（Following，Leading）

（a） 若果逻辑时钟Epoch相同，将该数据保存到recvset，若果所接受服务器宣称自己是leader，那么将判断是不是有半数以上的服务器选举他，若果是则设置选举状态退出选举过程。

若果

Epoch

不相同，那么说明另一个选举过程中已经有了选举结果，于是将选举结果加入到

outofelection

集合中，再根据

outofelection

来判断是否可以结束选举，保存逻辑时钟，设置选举状态，并退出选举过程

2 同步流程

1、 leader等待server连接。

2、 follower连接到leader，将最大的zxid发送给leader。

3、 leader根据zxid确定同步点。

4、 同步完成之后，通知follower成为uptodat状态。

5、 follower收到uptodate消息后，开始接受client请求服务。

3 主要功能

1、 Leader主要功能

（a） 恢复数据。

（b） 维持与Learner的心跳，接受Learner请求并判断Learner的请求消息类型。

备注：Learner的消息类型主要是ping、request、ack、revalidate。

ping消息：是指Learner的心跳信息。

request消息：follower发送的提议信息，包括写请求和同步请求。

ack消息：是follower对提议的回复，超过半数follower通过，则commit提议。

revalidate消息：用来延长session有效时间。

2、 Follower主要功能

（a） 向Leader发送请求。

（b） 接受Leaser消息并进行处理。

（c） 接受Client的请求，如果是写请求，发送给Leader进行投票。

（d） 返回结果给Client。

备注：follower处理Leader的如下几个消息：

ping：心跳信息。

proposal消息：leader发起提案，要求follower投票。

commit消息：服务器端最新一次提案的消息。

uptodate消息：表明同步完成。

revalidate消息：根据Leader的REVALIDATE结果，关闭待revalidate的session还是允许其接受消息；

​ sync消息：返回sync信息到client客户端。