【原创】Zookeeper

Zookeeper基础

Zookeeper的介绍

Zookeeper是一个开源的分布式数据一致性的解决方案，分布式应用程序可以基于zookeeper实现数据发布订阅，负载均衡，命名服务，分布式协调，集群管理，分布式锁和分布式队列等一系列功能。

zookeeper中leader选举机制

当leader崩溃或者leader失去大多数的follower时，zk就进入恢复模式，恢复模式即需要重新选举出一个新的leader，让所有的节点都恢复到一个正确的状态。

Zk的选举算法有两种：一种是基于BasicLeaderElection实现的，另外一种是基于FastLeaderElection算法实现的。系统默认的选举算法为FastLeaderElection

基于BasicLeaderElection算法的选举机制： （1）选举线程是一个独立的线程，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节点发起一次询问(包括自己)；在收到回复后，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(id,zxid)，并将这些信息存储到当次选举的投票记录表中； （3）收到所有节点回复以后，就计算出zxid最大的那个节点，并将这个节点相关信息设置成下一次要投票的节点； （5）线程将当前zxid最大的Server设置为当前Server要推荐的Leader，如果此时获胜的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相关信息设置自己的状态，否则，继续这个过程，直到leader被选举出来。 通过流程分析我们可以得出：要使Leader获得多数Server的支持，则Server总数必须是奇数2n+1，且存活的Server的数目不得少于n+1. 每个Server启动后都会重复以上流程。在恢复模式下，如果是刚从崩溃状态恢复的或者刚启动的server还会从磁盘快照中恢复数据和会话信息，zk会记录事务日志并定期进行快照，方便在恢复时进行状态恢复

基于FastLeaderElection算法的选举机制：

FastLeaderElection算法选举流程是在选举过程中，某Server首先向所有Server提议自己要成为leader，当其它Server收到提议以后，解决epoch和 zxid的冲突，并接受对方的提议，然后向对方发送接受提议完成的消息，重复这个流程，最后一定能选举出Leader。

基于FastLeaderElection算法的选举机制的两种情况下选举：

第一种：全新选举

假设目前有 5 台服务器，每台服务器均没有数据，它们的编号分别是1,2,3,4,5,按编号依次启动，

它们的选择举过程如下：

 服务器 1 启动，给自己投票，然后发投票信息，由于其它机器还没有启动所以它收不到反馈信息，服务器 1 的状态一直属于 Looking。
 服务器 2 启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器 1 交换结果，由于服务器 2 的编号大所以服务器 2 胜出，但此时投票数没有大于半数，所以两个服务器的状态依然是 LOOKING。
 服务器 3 启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器 1,2 交换信息，由于服务器 3 的编号最大所以服务器 3 胜出，此时投票数正好大于半数，所以服务器 3 成为领导者，服务器 1,2 成为小弟。
 服务器 4 启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器 1,2,3 交换信息，尽管服务器 4 的编号大，但之前服务器 3 已经胜出，所以服务器 4 只能成为小弟。
 服务器 5 启动，后面的逻辑同服务器 4 成为小弟

第二种：非全新选举 对于运行正常的 zookeeper 集群，中途有机器 down 掉，需要重新选举时，选举过程就需要加入数据 ID、服务器 ID 和逻辑时钟。 这样选举的标准就变成： 1、逻辑时钟小的选举结果被忽略，重新投票； 2、统一逻辑时钟后，数据 id 大的胜出； 3、数据 id 相同的情况下，服务器 id 大的胜出； 根据这个规则选出 leader。