Zookeeper之Leader选举源码分析

Zookeeper源码下载地址:https://github.com/apache/zookeeper

1.选举流程

Zookeeeper的Leader选举会分两个过程。

服务启动时的leader选举

每个节点启动的时候状态都是LOOKING，处于观望状态，接下来就开始进行选leader流程。

进行leader选举，至少需要两台机器，我们选取3台机器组成的服务器集群为例。在集群初始化阶段，当有一台服务器server1启动时，它本身是无法进行和完成leader选举的，当第二台服务器server2启动时，这个时候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。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mid、ZXID和epoch，使用(myid,ZXID,epoch)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它机器。

（2）接受来自各个服务器的投票。集群的每个服务器收到投票后，首先判断该投票的有效性，如检查是否是本轮投票(epoch)、是否来自LOOKING状态的服务器。

（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，它不需要更新自己的投票，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收到相同的投票信息，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。

运行过程中的leader选举

当集群中的 leader 服务器出现宕机或者不可用的情况时，那么整个集群将无法对外提供服务，而是进入新一轮的leader 选举，服务器运行期间的 leader 选举和启动时期的 leader 选举基本过程是一致的。

（1）变更状态。leader宕机后，剩下的非observer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123，server3的ZXID为122；在第一轮投票中,server1和server3都会投给自己，产生投票(1,123),(3,122)，然后各自将投票发送给集群中所有机器。接收来自各个服务器的投票。

（3）处理投票。与启动时选举过程相同。此时server1因为ZXID高于server3，server1将会被推举为leader

（4）统计投票。与启动时过程相同。

（5）改变服务器的状态。与启动时过程相同。