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Zookeeper选举机制（通俗易懂）

青朽_ 2023-04-04 原文

一. zk的选举机制中的概念：

SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。
ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和 ZooKeeper服务器对于客户端“更新请求”的处理逻辑有关。
Epoch：每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加。
LOOKING：选举中，正在寻找Leader
FOLLOWING：随从状态，同步leader状态，参与投票
Leader：领导者，差不多是master，在zookeeper中只有leader才有写的权限，following只有读的权限
OBSERVING：观察者状态，不同leader状态，不参与投票

二.核心选举原则：

  1. Zookeeper集群中只有超过半数以上的服务器启动，集群才能正常工作；
  2. 在集群正常工作之前，myid小的服务器给myid大的服务器投票，直到集群正常工作，选出Leader；
  3. 选出Leader之后，之前的服务器状态由Looking改变为Following，以后的服务器都是Follower。
  4. 如果集群没有Leader（非全新选举），Epoch大的服务器当选leader；
    如果Epoch相等，比较ZXID（事物ID），事物ID大的，当选leader；
    如果Epoch相等，ZXID相等，则比较myId（服务器id），服务器id大的当选Leader，服务器id是不重复；

三.选举机制类型：

1、全新集群选举（第一次启动）：

假设目前有三台服务器，分别是1号、2号、3号；
首先1号启动，启动一次选举，1号投给自己一票，由于其他服务器没有启动，无法收到1号的投票信息，此时1号处于Looking（竞选状态）；
2号启动，启动选举，2号给自己投一票，并且与1号交换信息，此时1号发现2号的myId比自己投票服务器（服务器1）的myId大，此时1号0票，2号2票，2>(3/2)，服务器2的票数最多，超过半数，那么2号当选leader，1号更改状态为following，2号更改状态为leading；
3号启动，启动选举，给自己投一票，此时与之前启动的1号、2号交换信息，此时1号、2号并没有处于Looking（竞选中）状态，不会更改选举状态，3号一票，服从多数，此时3号更改状态为following；
注意：当集群服务器有5台时，前面的服务器1和服务器2，都是LOOKING，服务器1票数为0，服务器2票数为2，当启动第三台服务器时，服务器3的myid大，服务器2会把票数给服务器3，（服务器启动会给自己投一票）这时服务器3票数为3选为Leader，其他的都是follow，之后启动的服务器也是follow；

2、非全新集群选举（非第一次启动）：

  1. 如果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。Leader挂掉后，余下的服务器都将自己的服务器状态变更为looking，然后开始进入Leader选举过程。服务器1号、2号、3号，此时2号是Leader，如果2号停电挂掉之后，1号、3号无法连接到Leader，知道Leader挂了，他们就知道必须选出一个新的 Leader，于是纷纷将自己的状态都修改为 LOOKING 状态：
    比如1号的ZXID（事物id）为：77，Epoch（任期代号）为：1，myid（服务器id）：1；3号的ZXID（事物id）为：80，Epoch（任期代号）为：1，myid（服务器id）：3；此时3号为leader。

  2. 如果follow挂掉了，此时集群还是可以对外提供服务，挂掉一个是达到整个集群总数的半数以上的，如果挂掉的follow恢复之后，还是以 Follower 的身份加入到集群中来，并且仍然以当前 Leader 的信息来同步，即使它的Epoch大于其他的服务器。

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