ZAB协议

事务编号

在ZAB，原子消息广播协议的事务编号ZXID设计中，ZXID是一个64位数字，低32位是一个单调递增的计数器，针对每一个事务请求，计数器加1.高32位则代表leader周期epoch的编号，每个当选产生一个新的的leader服务器，就会从这个leader服务器中读出本地事务日志中的最大zxid，并从中读取epoch并且加1以此作为新的epoch，并且低32位从0开始计数。

zxid类似于RDBMS中的事务ID，用于标识一次更新操作的proposalid，为了保证顺序性，zkid必须单调递增。

epoch，当前集群的年代或者周期，每个leader当皇帝，都有自己的年号，所以每次改朝换代，leader变更之后，都会在前一个年代的基础上加1，这样就算旧leader崩溃恢复后，也不会有人听它的，follower只会听从当前年代的leader。

 

ZAB协议有恢复模式（选举），广播模式（同步）

当服务器启动或者leader崩溃就进入恢复模式，当leader被选举出来，且大多数server与leader的状态完成同步，恢复模式就结束。状态同步保证leader和server具有相同的状态。

 

ZAB协议4阶段

leader选举

节点一开始处于选举状态，只要一个节点得到超半数的节点的票数，他就可以当选准leader。只有到达广播阶段准leader才能成为真正的leader，这一阶段目的是为了选举出一个准leader，

discovery阶段：

在这个阶段followers与准leader进行通信，同步followers最近收到的事务协议，这一个阶段主要是发现大多数节点接收的最新提议，并且准leader成为新leader生成epoch，让followers接受，并且更新他们的acceptorEpoch

一个follow只会连接一个leader，如果一个节点f认为另外一个follower为leader，f尝试连接时候会被拒绝，f被拒绝后会重新进入选举状态。

同步阶段（广播阶段）：

到了这个阶段，Zookeeper才能对外提供事务服务，并且leader可以进行消息广播。同时如果有新节点加入，还需要对新节点进行同步。

zab提交事务不需要像2pc一样所有follower都ack，只需要得到超半数的节点的ack就可以了。

每个server首先给自己投票，然后用自己的选票和其他的server选票对比，权重大的胜出，使用权重较大的更新自身票箱。具体选举过程如下：

1、每个server启动以后询问其他server投票给谁，对于其他的server的询问，server会根据自己的状态回复自己推荐的leader的id和上一次事务处理的zxid（系统启动的时候一般都会推荐自己）

2、收到所有server的回复，计算出zxid最大的那个server，并将这个server相关信息设置成下一个要投票的server。

3、计算这个过程获得票数最多的server作为获胜者，如果获胜者的票数超过半数，则改server为leader，否则继续这个过程，直到leader被选举出来。

4、leader开始等待server的连接

5、follower连接server，并且将最大的zxid发送给leader

6、leader根据follower的zxid确定同步点，选举阶段完成。

7、选举阶段完成leader同步后通知follower已经完成uptodate状态

8、follow完成了uptodate消息就可以重新接受client连接。

目前有5台服务器，每台服务器均没有数据，它的编号为1，2，3，4，5按编号依次启动，选举过程如下

1、服务器1启动，给自己投票，其他的服务器还没有启动无法响应，服务器1的状态一直属于looking

2、服务器2启动，给自己投票，同时与之前启动服务器交换结果，由于服务器2的编号大，所以2胜出，但是没有超过半数，所以两个服务器的状态依然是looking

3、服务器3启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器1，2交换信息，由于服务器3的编号，最大所以3号服务器胜出，超过半数，所以成为leader，1，2成为小弟。

4、服务器4启动给自己投票，同时与1，2，3交换信息，但是3已经成为leader服务器4只能成为小弟

5、服务器5启动同理，后面逻辑同服务器4

 

zookeeper工作原理

1、zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证各个server之间的同步，实现这个机制的就是zab协议，zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式和广播模式。

2、当服务启动或者崩溃时，zab就进入恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数server的完成和leader状态同步后，恢复模式就结束。

3、状态同步保证了leader和follow具有相同的状态

4、一旦leader已经和多数follow完成状态同步，他就可以进行广播了，即进入广播状态。这时候当一个server加入zookeeper状态，它会在恢复模式下启动，与leader同步状态，同步结束。它也开始进行广播消息，zookeeper一直处于广播模式，知道leader崩溃或者leader失去大部分follow收到支持。

5、广播模式需要保证propsal按顺序处理，因此zk采用了递增的事务id，所有的proposal全部加上了zxid。

6、zxid 64为为epochid 32 位，低32位单调自增。

7、当一个leader崩溃或者失去大多数follow支持，就进入恢复模式，重新选举出一个leader并且恢复正常状态