ZK的选举机制，角色，投票流程

1、ZK的集群的角色

　　Leader：一个集群有且只有一个leader节点，处理写请求，并负责进行发起投票和决议，更新系统状态。每次处理写请求的时候都会发起投票，只有过半的节点通过才能写入数据。
　　follower：用来处理读请求，leader会根据算法落实到某个follower节点。follower除了有投票权还具有选举权，当leader挂掉之后，follower之间就会发起投票，选举出下一任的leader。
　　observer：用来处理读请求，可以当成没有投票和选举资格的follower。其存在的目的就是为了协助follower来处理读请求。因为一个集群只有leader和follower的话每次节点变化都需要投票，这是很耗时间的；有这么一个只干活不投票的打酱油角色可以提高读取的吞吐量。

 

1. Leader election（选举阶段）：节点在一开始都处于选举阶段，只要有一个节点得到超半数节点的票数，它就可以当选准 leader。
2. Discovery（发现阶段） ：在这个阶段，followers 跟准 leader 进行通信，同步 followers 最近接收的事务提议。
3. Synchronization（同步阶段） :同步阶段主要是利用 leader 前一阶段获得的最新提议历史，同步集群中所有的副本。同步完成之后 准 leader 才会成为真正的 leader。
4. Broadcast（广播阶段） :到了这个阶段，ZooKeeper 集群才能正式对外提供事务服务，并且 leader 可以进行消息广播。同时如果有新的节点加入，还需要对新节点进行同步。

2、状态

　　looking，   选举中状态(集群刚启动或leader宕机时，查找leader的状态)
　　leading，   领导者状态(若节点为leader,那么它就是leading状态)
　　following， 随从者状态(若节点为follower,它就会同步leader数据,成为following状态)
　　observing,  观察者状态(若节点为observer，它就会同步leader数据,成为observing状态)

 

3、选举算法：刚启动时选举和leader崩溃后选举

　　zookeeper集群的机器有两个核心的属性，myid和zxid。
　　myid：是zk集群中服务器的唯一标识，例如有3台zkserver，那么编号分别为1,2,3。　　　　server.1=cloud:2888:3888

　　zxid：是一个64位的long类型。它会拆分成2部分，高32位表示epoch(leader标识), 低第32位表示xid(事务id)。

　　4个重要参数有：

• 服务器ID,myid　　
• 事务ID
• 逻辑时钟，epoch
• 选举状态

 

4、选举逻辑

　简述：每一轮投票，先投票给自己，再广播自己的投票。先比epoch，取最新的epoch保证信息是最新的。再比较事务ID，事务大的说明数据新，事务ID大的胜出。最后比较myid，服务器编号大的胜出

　

、投票信息包含 ：所选举leader的Serverid，Zxid，Epoch。Epoch会随着选举轮数的增加而递增。

1、如果服务器B接收到服务器A的数据（服务器A处于选举状态(LOOKING 状态)

     1）首先，判断逻辑时钟值：

　　　　a）如果发送过来的逻辑时钟Epoch大于目前的逻辑时钟。首先，更新本逻辑时钟Epoch，同时清空本轮逻辑时钟收集到的来自其他server的选举数据。然后，判断是否需要更新当前自己的选举leader Serverid。判断规则rules judging：保存的zxid最大值和leader Serverid来进行判断的。先看数据zxid,数据zxid大者胜出;其次再判断leader Serverid,leader Serverid大者胜出；然后再将自身最新的选举结果(也就是上面提到的三种数据（leader Serverid，Zxid，Epoch）广播给其他server)

　　　　b）如果发送过来的逻辑时钟Epoch小于目前的逻辑时钟。说明对方server在一个相对较早的Epoch中，这里只需要将本机的三种数据（leader Serverid，Zxid，Epoch）发送过去就行。

　　　　c）如果发送过来的逻辑时钟Epoch等于目前的逻辑时钟。再根据上述判断规则rules judging来选举leader ，然后再将自身最新的选举结果(也就是上面提到的三种数据（leader  Serverid，Zxid，Epoch）广播给其他server)。

    2）其次，判断服务器是不是已经收集到了所有服务器的选举状态：若是，根据选举结果设置自己的角色(FOLLOWING还是LEADER)，退出选举过程就是了。

最后，若没有收到没有收集到所有服务器的选举状态：也可以判断一下根据以上过程之后最新的选举leader是不是得到了超过半数以上服务器的支持,如果是,那么尝试在200ms内接收一下数据,如果没有新的数据到来,说明大家都已经默认了这个结果,同样也设置角色退出选举过程。

  2、 如果所接收服务器A处在其它状态（FOLLOWING或者LEADING）。

　　　　a)逻辑时钟Epoch等于目前的逻辑时钟，将该数据保存到recvset。此时Server已经处于LEADING状态，说明此时这个server已经投票选出结果。若此时这个接收服务器宣称自己是leader, 那么将判断是不是有半数以上的服务器选举它，如果是则设置选举状态退出选举过程。
　　　　b) 否则这是一条与当前逻辑时钟不符合的消息，那么说明在另一个选举过程中已经有了选举结果，于是将该选举结果加入到outofelection集合中，再根据outofelection来判断是否可以结束选举,如果可以也是保存逻辑时钟，设置选举状态，退出选举过程。