一、Leader选举概述

Leader选举是ZooKeeper中最重要的技术之一,也是保证分布式数据一致性的关键所在。

二、Leader选举

2.1 服务器启动时期的Leader选举

2.1.1 什么时候进行Leader选举

需要注意的一点是，隐式条件便是ZooKeeper的集群规模至少是2台机器，这里我们以3台机器组成的服务器集群为例。在服务器集群初始化阶段，当有一台服务器(我们假设这台机器的myid为1,因此称其为Server1)启动的时候，它是无法完成Leader选举的，是无法进行Leader选举的。当第二台机器(同样,我们假设这台服务器的myid为2,称其为Server2)也启动后，此时这两台机器已经能够进行互相通信，每台机器都试图找到一个Leader，于是便进入了Leader选举流程。

2.1.2 Leader选举过程

1. 每个Server会发出一个投票。由于是初始情况，因此对于Server1和Server2来说，都会将自己作为Leader服务
   器来进行投票，每次投票包含的最基本的元素包括:所推举的服务器的myid 和ZXID，我们以(myid， ZXID)的形式来表示。因为是初始化阶段，因此无论是Serverl还是Server2，都会投给自己，即Serverl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所有机器。.
2. 接收来自各个服务器的投票。每个服务器都会接收来自其他服务器的投票。集群中的每个服务器在接收到投票
   后，首先会判断该投票的有效性，包括检查是否是本轮投票、是否来自LOOKING状态的服务器。
3. 处理投票。
   在接收到来自其他服务器的投票后，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的规则如下。
   优先检查ZXID。ZXID比较大的服务器优先作为Leader。
   如果ZXID相同的话，那么就比较myid。myid比较大的服务器作为Leader服务器。
   现在我们来看Server1和Server2实际是如何进行投票处理的。对于Server1来说,它自己的投票是(1, 0)，而接收到的投票为(2,0)。首先会对比两者的ZXID,因为都是0,所以无法决定谁是Leader。接下来会对比两者的myid,很显然，Server1
   发现接收到的投票中的myid是2,大于自己，于是就会更新自己的投票为(2, 0)，然后重新将投票发出去。而对于Server2来说，不需要更新自己的投票信息，只是再一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，服务器都会统计所有投票，判断是否已经有过半的机器接收到相同的投票信息。对于Server1和Server2服务器来说，都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)这个投票信息。这里我们需要对“过半”的概念做一个简单的
   介绍。所谓“过半”就是指大于集群机器数量的一半，即大于或等于(n/2+1)。对于这里由3台机器构成的集群，大于等于2台即为达到“过半”要求。
   那么，当Server1和Server2都收到相同的投票信息(2，0)的时候，即认为已经选出了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,那么就变更为LEADING。

2.2 服务器运行期间的Leader选举

在ZooKeeper集群正常运行过程中，一旦选出一个Leader,那么所有服务器的集群角色一般不会再发生变化，也就是说，Leader服务器将一直作为集群的Leader, 即使集群中有非Leader集群挂了或是有新机器加入集群也不会影响Leader。但是一旦Leader所在的机器挂了，那么整个集群将暂时无法对外服务，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。
我们假设当前正在运行的ZooKeeper服务器由3台机器组成，分别是Server1、Server2和Server3，当前的Leader是Server2。假设在某一个瞬间，Leader 挂了，这个时候便开始了Leader选举。

1. 变更状态。
   当Leader挂了之后，余下的非Observer服务器都会将自己的服务器状态变更为LOOKING,然后开始进人Leader选举流程。
2. 每个Server会发出一个投票。
   在这个过程中，需要生成投票信息(myid, ZXID)。 因为是运行期间，因此每个服务器上的ZXID可能不同,我们假定Server的ZXID为123,而Server3的ZXID为122。在第一轮投票中，Serverl 和Server3都会投自己，即分别产生投票(1,123)和(3，122)，然后各自将这个投票发给集群中所有机器。
3. 接收来自各个服务器的投票。
4. 处理投票。
   对于投票的处理，和上面提到的服务器启动期间的处理规则是一致的。在这个例子里面，由于Server1的ZXID为123, Server3的ZXID为122, 那么显然, Server1会成为Leader.
5. 统计投票。
6. 改变服务器状态。