七、Zookeeper原理

一、一致性协议:zab协议

　　zab协议 的全称是 Zookeeper Atomic Broadcast （zookeeper原子广播）。zookeeper 是通过 zab协议来保证分布式事务的最终一致性

　　zab广播模式工作原理，通过类似两阶段提交协议的方式解决数据一致性：

1. leader从客户端收到一个写请求

2. leader生成一个新的事务并为这个事务生成一个唯一的ZXID

3. leader将这个事务提议(propose)发送给所有的follows节点

4. follower节点将收到的事务请求加入到历史队列(history queue)中,并发送ack给leader

5. 当leader收到大多数follower（半数以上节点）的ack消息，leader会发送commit请求

6. 当follower收到commit请求时，从历史队列中将事务请求commit

二、zookeeper的leader选举

2.1、服务器状态

• looking：寻找leader状态。当服务器处于该状态时，它会认为当前集群中没有leader，因此需要进入leader选举状态。
• leading： 领导者状态。表明当前服务器角色是leader。
• following： 跟随者状态。表明当前服务器角色是follower。
• observing：观察者状态。表明当前服务器角色是observer。

2.2、服务器启动时期的leader选举

　　在集群初始化阶段，当有一台服务器server1启动时，其单独无法进行和完成leader选举，当第二台服务器server2启动时，此时两台机器可以相互通信，每台机器都试图找到leader，于是进入leader选举过程。选举过程如下:

1. 每个server发出一个投票。由于是初始情况，server1和server2都会将自己作为leader服务器来进行投票，每次投票会包含所推举的服务器的myid和zxid，使用(myid, zxid)来表示，此时server1的投票为(1, 0)，server2的投票为(2, 0)，然后各自将这个投票发给集群中其他机器。

2. 集群中的每台服务器接收来自集群中各个服务器的投票。

3. 处理投票。针对每一个投票，服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行pk，pk 规则如下
   

   • 优先检查zxid。zxid比较大的服务器优先作为leader。

   • 如果zxid相同，那么就比较myid。myid较大的服务器作为leader服务器。

   • 对于Server1而言，它的投票是(1, 0)，接收Server2的投票为(2, 0)，首先会比较两者的zxid，均为0，再比较myid，此时server2的myid最大，于是更新自己的投票为(2, 0)，然后重新投票，对于server2而言，其无须更新自己的投票，只是再次向集群中所有机器发出上一次投票信息即可。

4. 统计投票。每次投票后，服务器都会统计投票信息，判断是否已经有过半机器接受到相同的投票信息，对于server1、server2而言，都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)的投票信息，此时便认为已经选出了leader

5. 改变服务器状态。一旦确定了leader，每个服务器就会更新自己的状态，如果是follower，那么就变更为following，如果是leader，就变更为leading。

2.3、服务器运行时期的Leader选举

　　在zookeeper运行期间，leader与非leader服务器各司其职，即便当有非leader服务器宕机或新加入，此时也不会影响leader，但是一旦leader服务器挂了，那么整个集群将暂停对外服务，进入新一轮leader选举，其过程和启动时期的Leader选举过程基本一致。

　　假设正在运行的有server1、server2、server3三台服务器，当前leader是server2，若某一时刻leader挂了，此时便开始Leader选举。选举过程如下:

1. 1. 变更状态。leader挂后，余下的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会发出一个投票。在运行期间，每个服务器上的zxid可能不同，此时假定server1的zxid为122，server3的zxid为122，在第一轮投票中，server1和server3都会投自己，产生投票(1, 122)，(3, 122)，然后各自将投票发送给集群中所有机器。

   3. 接收来自各个服务器的投票。与启动时过程相同

   4. 处理投票。与启动时过程相同，此时，server3将会成为leader。

   5. 统计投票。与启动时过程相同。

   6. 改变服务器的状态。与启动时过程相同。

三、observer角色及其配置

　　observer角色特点：

1. 不参与集群的leader选举

2. 不参与集群中写数据时的ack反馈 为了使用observer角色，在任何想变成observer角色的配置文件中加入如下配置：

peerType=observer

　　并在所有server的配置文件中，配置成observer模式的server的那行配置追加:observer，例如：

server.3=192.168.60.130:2289:3389:observer