ZK Leader選舉

一、Zookeeper節點狀態
LOOKING：尋找Leader狀態，處於該狀態須要進入選舉流程
LEADING：領導者狀態，處於該狀態的節點說明是角色已是Leader
FOLLOWING：跟隨者狀態，表示Leader已經選舉出來，當前節點角色是follower
OBSERVER：觀察者狀態，代表當前節點角色是observer（不參與投票）

二、事務ID
ZooKeeper狀態的每次變化都接收一個ZXID（ZooKeeper事務id）形式的標記。ZXID是一個64位的數字，由Leader統一分配，全局惟一，不斷遞增。 ZXID展現了全部的ZooKeeper的變動順序。每次變動會有一個惟一的zxid，若是zxid1小於zxid2說明zxid1在zxid2以前發生。

三、Zookeeper集羣初始化啓動時Leader選舉若進行Leader選舉，則至少須要兩臺機器，這裏選取3臺機器組成的服務器集羣爲例。 初始化啓動期間Leader選舉流程以下圖所示。

在集羣初始化階段，當有一臺服務器ZK1啓動時，其單獨沒法進行和完成Leader選舉，當第二臺服務器ZK2啓動時，此時兩臺機器能夠相互通訊，每臺機器都試圖找到Leader，因而進入Leader選舉過程。選舉過程開始，過程以下：

(1) 每一個Server發出一個投票。因爲是初始狀況，ZK1和ZK2都會將本身做爲Leader服務器來進行投票，每次投票會包含所推舉的服務器的myid和ZXID，使用(myid, ZXID)來表示，此時ZK1的投票爲(1, 0)，ZK2的投票爲(2, 0)，而後各自將這個投票發給集羣中其餘機器。

(2) 接受來自各個服務器的投票。集羣的每一個服務器收到投票後，首先判斷該投票的有效性，如檢查是不是本輪投票、是否來自LOOKING狀態的服務器。 　　

(3) 處理投票。針對每個投票，服務器都須要將別人的投票和本身的投票進行比較，規則以下 　　　　

　　· 優先檢查ZXID。ZXID比較大的服務器優先做爲Leader。 　　　　

　　· 若是ZXID相同，那麼就比較myid。myid較大的服務器做爲Leader服務器。 　　

　　對於ZK1而言，它的投票是(1, 0)，接收ZK2的投票爲(2, 0)，首先會比較二者的ZXID，均爲0，再比較myid，此時ZK2的myid最大，因而ZK2勝。ZK1更新本身的投票爲(2, 0)，並將投票從新發送給ZK2。 　　

(4) 統計投票。每次投票後，服務器都會統計投票信息，判斷是否已經有過半機器接受到相同的投票信息，對於ZK一、ZK2而言，都統計出集羣中已經有兩臺機器接受了(2, 0)的投票信息，此時便認爲已經選出ZK2做爲Leader。 　　

(5) 改變服務器狀態。一旦肯定了Leader，每一個服務器就會更新本身的狀態，若是是Follower，那麼就變動爲FOLLOWING，若是是Leader，就變動爲LEADING。當新的Zookeeper節點ZK3啓動時，發現已經有Leader了，再也不選舉，直接將直接的狀態從LOOKING改成FOLLOWING。

 四、Zookeeper集羣運行期間Leader從新選在Zookeeper運行期間，若是Leader節點掛了，那麼整個Zookeeper集羣將暫停對外服務，進入新一輪Leader選舉。 假設正在運行的有ZK一、ZK二、ZK3三臺服務器，當前Leader是ZK2，若某一時刻Leader掛了，此時便開始Leader選舉。選舉過程以下圖所示。

　(1) 變動狀態。Leader掛後，餘下的非Observer服務器都會講本身的服務器狀態變動爲LOOKING，而後開始進入Leader選舉過程。

　(2) 每一個Server會發出一個投票。在運行期間，每一個服務器上的ZXID可能不一樣，此時假定ZK1的ZXID爲124，ZK3的ZXID爲123；在第一輪投票中，ZK1和ZK3都會投本身，產生投票(1, 124)，(3, 123)，而後各自將投票發送給集羣中全部機器。 　　

　(3) 接收來自各個服務器的投票。與啓動時過程相同。

　(4) 處理投票。與啓動時過程相同，因爲ZK1事務ID大，ZK1將會成爲Leader。

　(5) 統計投票。與啓動時過程相同。

　(6) 改變服務器的狀態。與啓動時過程相同。

華爲面試題：

舉例，初始狀況下5臺機器，sid分別爲一、二、三、四、5，邏輯時鐘都是0。依次啓動後，開始選舉，全部的機器邏輯時鐘自增爲1。通過屢次投票，假設第三臺機器爲leader，其餘4臺機器爲follower，此時5臺機器的邏輯時鐘都爲1。

​ 通常狀況下，邏輯時鐘應該都是相同的。可是，因爲一些機器崩潰的問題，是可能出現邏輯時鐘不一致的狀況的。例如，上例中，sid=3的機器爲leader。以後某一刻，sid爲一、3的機器崩潰，zookeeper仍然能夠正常對外提供服務。但須要從新選主，剩下的二、四、5從新投票選主，假設sid=5成爲新的leader，邏輯時鐘自增，由1變成2。以後某一刻，sid爲5的機器奔潰，sid爲1的機器復活，仍然有3臺機器運行，zookeeper能夠對外提供服務，但須要從新選主。從新選主，邏輯時鐘自增，這時sid爲二、4的機器的邏輯時鐘是由2自增爲3，而sid爲1的機器的邏輯時鐘是由1自增爲2。這種狀況下，就出現了邏輯時鐘不一致的狀況。這時，須要清除sid爲1的機器內部的投票數據，由於這些投票數據都是過期的數據。