zookeeper leader选举机制

zookeeper节点的4种状态:

LEADING：说明此节点已经是leader节点，处于领导者地位的状态，差不多就是一般集群中的master。但在zookeeper中，只有leader才有写权限，其他节点（FOLLOWING）是没有写权限的，可以读
LOOKING：选举中，正在寻找leader，即将进入leader选举流程中
FOLLOWING：跟随者，表示当前集群中的leader已经选举出来了，主要具备以下几个功能点
向leader发送请求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）
接收leader消息并进行处理；
接收client发送过来的请求，如果为写请求，会发送给Leader进行投票处理，然后返回client结果
OBSERVING：OBSERVING和FOLLOWING差不多，但不参加投票和选举，接受leader选举后的结果

启动时期的 Leader 选举

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每个server 自身都有一票，在初始化或者server崩溃数过半的时候，每个server都有一个自身的myid(zookeeper配置文件)，这里按1、2、3、4、5算

在选举过程中主要是依据zxid和myid来进行轮训server然后比较统计投票

zxid (ZooKeeper Transaction Id，每次请求对应一个唯一的zxid，如果zxid a < zxid b ，则可以保证a一定发生在b之前)。

选举分为两种情况，初始化和leader挂掉的时候，要进行leader选举，至少需要2台机器，集群机器台数基本是奇数
初始化

当启动初始化集群的时候，server1的myid为1，zxid为0 server2的myid为2，zxid同样是0，以此类推。此种情况下zxid都是为0。先比较zxid，再比较myid

服务器1启动，发起一次选举，服务器1投自己一票，此时服务器1票数一票，不够半数以上(3票)，选举无法完成。投票结果：服务器1为1票。服务器1状态保持为LOOKING。
服务器2启动，发起一次选举，服务器1和2分别投自己一票，此时服务器1发现服务器2的id比自己大，更改选票投给服务器2。投票结果：服务器1为0票，服务器2为2票。服务器1，2状态保持LOOKING
服务器3启动，发起一次选举，服务器1、2、3先投自己一票，然后因为服务器3的id最大，两者更改选票投给为服务器3;投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器3的票数已经超过半数(3票)，服务器3当选Leader。服务器1，2更改状态为FOLLOWING，服务器3更改状态为LEADING
服务器4启动，发起一次选举，此时服务器1，2，3已经不是LOOKING 状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果：服务器3为3票，服务器4为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3。服务器4并更改状态为FOLLOWING。
服务器5启动，与服务器4一样投票给3，此时服务器3一共5票，服务器5为0票。服务器5并更改状态为FOLLOWING
最终的结果：服务器3是 Leader，状态为 LEADING;其余服务器是 Follower，状态为 FOLLOWING。
当选举机器过半的时候，已经选举出leader后，后面的就跟随已经选出的leader，所以4和5跟随成为leader的server3
所以，在初始化的时候，一般到过半的机器数的时候谁的myid最大一般就是leader

运行时期的Leader选举

在 Zookeeper运行期间 Leader 和 非 Leader 各司其职，当有非 Leader 服务器宕机或加入不会影响 Leader，但是一旦 Leader 服务器挂了，那么整个 Zookeeper 集群将暂停对外服务，会触发新一轮的选举。

初始状态下服务器3当选为Leader，假设现在服务器3故障宕机了，此时每个服务器上zxid可能都不一样，server1为99，server2为102，server4为100，server5为101

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运行期选举与初始状态投票过程基本类似，大致可以分为以下几个步骤：

(1)状态变更。Leader 故障后，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选举过程。

(2)每个Server会发出投票。

(3)接收来自各个服务器的投票，如果其他服务器的数据比自己的新会改投票。

(4)处理和统计投票，每一轮投票结束后都会统计投票，超过半数即可当选。

(5)改变服务器的状态，宣布当选。

选举机制中涉及到的核心概念

(1)Server id(或myid)：服务器ID

比如有三台服务器，编号分别是1,2,3。编号越大在选择算法中的权重越大，比如初始化启动时就是根据服务器ID进行比较。

(2)zxid：事务ID

服务器中存放的数据的事务ID，值越大说明数据越新，在选举算法中数据越新权重越大。

(3)Epoch：逻辑时钟

也叫投票的次数，同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的，每投完一次票这个数据就会增加。

(4)Server状态：选举状态

LOOKING，竞选状态。

FOLLOWING，随从状态，同步leader状态，参与投票。

OBSERVING，观察状态,同步leader状态，不参与投票。

LEADING，领导者状态。

总结

(1)Zookeeper 选举会发生在服务器初始状态和运行状态下。

(2)初始状态下会根据服务器sid的编号对比，编号越大权值越大，投票过半数即可选出Leader。

(3)Leader 故障会触发新一轮选举，zxid 代表数据越新，权值也就越大。

(4)在运行期选举还可能会遇到脑裂的情况