80、简述ZAB协议

一、ZAB 协议

ZAB 协议是为分布式协调服务 Zookeeper专门设计的一种支持崩溃恢复的原子广播协议，实现分布式数据一致性

所有客户端的请求都是写入到Leader 进程中，然后，由 Leader 同步到其他节点，称为 Follower。在集群数据同步的过程中，如果出现 Follower 节点崩溃或者 Leader 进程崩溃时，都会通过 ZAB 协议来保证数据一致性

ZAB 协议包括两种基本的模式: 崩溃恢复和消息广播

1、消息广播

• 集群中所有的事务请求都由 Leader 节点来处理，其他服务器为 Folower，Leader 将客户端的事务请求转换为事务 Proposal，并且将 Proposal 分发给集群中其他所有的 Follower。

• 完成广播之后，Leader 等待 Follwer 反馈，当有过半数的 Follower 反馈信息后，Leader 将再次向集群内Follower 广播 Commit 信息，Commit 信息就是确认将之前的 Proposal 提交。

• Leader 节点的写入是一个两步操作，第一步是广播事务操作，第二步是广播提交操作，其中过半数指的是反馈的节点数 >=N/2+1，N 是全部的 Follower 节点数量。

2、崩溃恢复

• 初始化集群，刚刚启动的时候
• Leader 崩溃，因为故障宕机
• Leader 失去了半数的机器支持，与集群中超过一半的节点断连

此时开启新一轮 Leader 选举，选举产生的 Leader 会与过半的 Follower 进行同步，使数据一致，当与过半的机器同步完成后，就退出恢复模式，然后进入消息广播模式。

整个 ZooKeeper 集群的一致性保证就是在上面两个状态之前切换，当 Leader 服务正常时，就是正常的消息广播模式，当Leader 不可用时，则进入崩溃恢复模式，崩溃恢复阶段会进行数据同步，完成以后，重新进入消息广播阶段。

Zxid 是 Zab 协议的一个事务编号，Zxid 是一个64 位的数字，其中低 32 位是一个简单的单调递增计数器，针对客户端每一个事务请求，计数器加 1; 而高32 位则代表 Leader 周期年代的编号。

Leader 周期 (epoch)，可以理解为当前集群所处的年代或者周期，每当有一个新的 Leader 选举出现时，就会从这个Leader 服务器上取出其本地日志中最大事务的 Zxid，并从中读取 epoch 值，然后加 1，以此作为新的周期ID。高 32 位代表了每代 Leader 的唯一性，低 32 位则代表了每代 Leader 中事务的唯一性

zab节点的三种状态

• following: 服从leader的命令
• leading:负责协调事务
• election/looking: 选举状态