一、前言

前面學(xué)習(xí)了Zookeeper服務(wù)端的相關(guān)細(xì)節(jié)，其中對于集群啟動(dòng)而言，很重要的一部分就是Leader選舉，接著就開始深入學(xué)習(xí)Leader選舉。

二、Leader選舉

2.1 Leader選舉概述

Leader選舉是保證分布式數(shù)據(jù)一致性的關(guān)鍵所在。當(dāng)Zookeeper集群中的一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)以下兩種情況之一時(shí)，需要進(jìn)入Leader選舉。

(1) 服務(wù)器初始化啟動(dòng)。

(2) 服務(wù)器運(yùn)行期間無法和Leader保持連接。

下面就兩種情況進(jìn)行分析講解。

1. 服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)期的Leader選舉

若進(jìn)行Leader選舉，則至少需要兩臺(tái)機(jī)器，這里選取3臺(tái)機(jī)器組成的服務(wù)器集群為例。在集群初始化階段，當(dāng)有一臺(tái)服務(wù)器Server1啟動(dòng)時(shí)，其單獨(dú)無法進(jìn)行和完成Leader選舉，當(dāng)?shù)诙_(tái)服務(wù)器Server2啟動(dòng)時(shí)，此時(shí)兩臺(tái)機(jī)器可以相互通信，每臺(tái)機(jī)器都試圖找到Leader，于是進(jìn)入Leader選舉過程。選舉過程如下

(1) 每個(gè)Server發(fā)出一個(gè)投票。由于是初始情況，Server1和Server2都會(huì)將自己作為Leader服務(wù)器來進(jìn)行投票，每次投票會(huì)包含所推舉的服務(wù)器的myid和ZXID，使用(myid, ZXID)來表示，此時(shí)Server1的投票為(1, 0)，Server2的投票為(2, 0)，然后各自將這個(gè)投票發(fā)給集群中其他機(jī)器。

(2) 接受來自各個(gè)服務(wù)器的投票。集群的每個(gè)服務(wù)器收到投票后，首先判斷該投票的有效性，如檢查是否是本輪投票、是否來自LOOKING狀態(tài)的服務(wù)器。

(3) 處理投票。針對每一個(gè)投票，服務(wù)器都需要將別人的投票和自己的投票進(jìn)行PK，PK規(guī)則如下

· 優(yōu)先檢查ZXID。ZXID比較大的服務(wù)器優(yōu)先作為Leader。

· 如果ZXID相同，那么就比較myid。myid較大的服務(wù)器作為Leader服務(wù)器。

對于Server1而言，它的投票是(1, 0)，接收Server2的投票為(2, 0)，首先會(huì)比較兩者的ZXID，均為0，再比較myid，此時(shí)Server2的myid最大，于是更新自己的投票為(2, 0)，然后重新投票，對于Server2而言，其無須更新自己的投票，只是再次向集群中所有機(jī)器發(fā)出上一次投票信息即可。

(4) 統(tǒng)計(jì)投票。每次投票后，服務(wù)器都會(huì)統(tǒng)計(jì)投票信息，判斷是否已經(jīng)有過半機(jī)器接受到相同的投票信息，對于Server1、Server2而言，都統(tǒng)計(jì)出集群中已經(jīng)有兩臺(tái)機(jī)器接受了(2, 0)的投票信息，此時(shí)便認(rèn)為已經(jīng)選出了Leader。

(5) 改變服務(wù)器狀態(tài)。一旦確定了Leader，每個(gè)服務(wù)器就會(huì)更新自己的狀態(tài)，如果是Follower，那么就變更為FOLLOWING，如果是Leader，就變更為LEADING。

2. 服務(wù)器運(yùn)行時(shí)期的Leader選舉

在Zookeeper運(yùn)行期間，Leader與非Leader服務(wù)器各司其職，即便當(dāng)有非Leader服務(wù)器宕機(jī)或新加入，此時(shí)也不會(huì)影響Leader（后來的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)認(rèn)老大，無投票過程），但是一旦Leader服務(wù)器掛了，那么整個(gè)集群將暫停對外服務(wù)，進(jìn)入新一輪Leader選舉，其過程和啟動(dòng)時(shí)期的Leader選舉過程基本一致。假設(shè)正在運(yùn)行的有Server1、Server2、Server3三臺(tái)服務(wù)器，當(dāng)前Leader是Server2，若某一時(shí)刻Leader掛了，此時(shí)便開始Leader選舉。選舉過程如下

(1) 變更狀態(tài)。Leader掛后，余下的非Observer服務(wù)器都會(huì)講自己的服務(wù)器狀態(tài)變更為LOOKING，然后開始進(jìn)入Leader選舉過程。

(2) 每個(gè)Server會(huì)發(fā)出一個(gè)投票。在運(yùn)行期間，每個(gè)服務(wù)器上的ZXID可能不同（后加入集群的zxid?。藭r(shí)假定Server1的ZXID為123，Server3的ZXID為122；在第一輪投票中，Server1和Server3都會(huì)投自己，產(chǎn)生投票(1, 123)，(3, 122)，然后各自將投票發(fā)送給集群中所有機(jī)器。

(3) 接收來自各個(gè)服務(wù)器的投票。與啟動(dòng)時(shí)過程相同。

(4) 處理投票。與啟動(dòng)時(shí)過程相同，此時(shí)，Server1將會(huì)成為Leader（混年頭）。

(5) 統(tǒng)計(jì)投票。與啟動(dòng)時(shí)過程相同。

(6) 改變服務(wù)器的狀態(tài)。與啟動(dòng)時(shí)過程相同。