zookeeper系列--如何选举leader

zookeeper集群是如何选举leader的呢?

Leader 选举会分两种场景:

  1. 启动的时候的 leader 选举

  2.  leader 崩溃时候的选举

服务器启动时的 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主流程进行 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,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。

选举过程如下

(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myid和ZXID、epoch,使用(myid, ZXID)和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他机器。

(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i.  优先检查 ZXID。ZXID 比较大的服务器优先作为Leader

ii.  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受到相同的投票信息,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 挂后,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。与启动时过程相同。

(3) 处理投票。与启动时过程相同,此时,Server1 将会成为 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


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