一、叢集角色解析
Leader【上司者】
主要工作：
- 處理寫請求和讀請求
- 發表叢集事務【寫請求同步ACK】
- 協調叢集内部服務
是否參與選舉：是
Follower【跟随者】
- 處理非事務請求【讀請求】，轉發事務請求【寫請求】給Leader伺服器
- 參與叢集事務過半投票【寫請求ACK】
- 選舉Leader時進行投票
Observer【觀察者】
- 提升非事務請求【讀請求】的性能，轉發事務請求【寫請求】給Leader伺服器，可以響應讀請求
- 不參與投票選舉，也不參與叢集事務過半投票【寫請求ACK】
- 動态擴充zookeeper叢集，而又不影響叢集的性能【因為觀察者節點不參與投票，即使是觀察者節點當機了，對叢集的運作狀态沒有影響】
是否參與選舉：否
PS：當ZooKeeper叢集中follower的數量很多時，投票過程會成為一個性能瓶頸，Observer主要就是為了解決投票造成的壓力。
二、選舉流程簡析
Leader election(選舉階段)
節點在一開始都處于選舉階段，隻要有一個節點得到超過半數節點的票數，它就可以當選準Leader。
Discovery(發現階段)
在這個階段，Followers跟準Leader進行通信，同步Followers最近接收的事務提議。
Synchronization(同步階段)
同步階段主要是利用Leader前一階段獲得的最新提議曆史，同步叢集中所有的副本。同步完成之後準Leader才會成為真正的Leader。
Broadcast(廣播階段)
到了這個階段，Zookeeper叢集才能正式對外提供事務服務，并且Leader可以進行消息廣播，響應用戶端的讀寫請求并同步資料。同時如果有新的節點加入，還需要對新節點進行同步。
三、叢集如何處理寫請求？【消息廣播流程】
處理過程如下：
- 1、收到寫請求的follower，将寫請求發送給leader。
- 2、leader收到來自follower(或observer)的寫請求後，首先計算這次寫操作之後的狀态，然後将這個寫請求轉換成帶有各種狀态的事務（如版本号、zxid等等）。
- 3、leader将這個事務以提議的方式廣播出去(即發送proposal)。
- 4、所有follower收到proposal後，對這個提議進行投票，投票完成後傳回ack給leader。follower的投票隻有兩種方式：（1）确認這次提議表示同意（2）丢棄這次提議表示不同意。
- 5、leader收集投票結果，隻要投票數量超過半數，這次提議就通過。
- 6、提議通過後，leader向所有server發送一個送出通知。
- 7、所有節點将這次事務寫入事務日志，并進行送出。
- 8、送出後，收到寫請求的那個server向用戶端傳回成功資訊。
四、選舉流程詳細分析【leader選舉和崩潰恢複流程】
第一次啟動
- （1）伺服器1啟動并發起一次選舉。伺服器1投自己一票，此時伺服器1票數一票，不夠半數以上（3票），則選舉無法完成，伺服器1狀态保持為LOOKING。
- （2）伺服器2啟動，再發起一次選舉。伺服器1和2分别投自己一票并交換選票資訊
- 伺服器1發現伺服器2的myid比自己目前投票推舉的（伺服器1） 大，更改選票為推舉伺服器2。
- 此時伺服器1票數0票，伺服器2票數2票，沒有超過半數，選舉無法完成，伺服器1，2狀态保持LOOKING。
- （3）伺服器3啟動，發起一次選舉。此時伺服器1和2都會更改選票為伺服器3。
- 伺服器1為0票，伺服器2為0票，伺服器3為3票。此時伺服器3的票數已經超過半數，伺服器3當選Leader。
- 伺服器1，2更改狀态為FOLLOWING，伺服器3更改狀态為LEADING。
- （4）伺服器4啟動，發起一次選舉。此時伺服器1，2，3已經不是LOOKING狀态，不會更改選票資訊。
- 伺服器3為3票，伺服器4為1票。此時伺服器4服從多數，更改選票資訊為伺服器3，并更改狀态為FOLLOWING。
- （5）伺服器5啟動，同4一樣更新狀态為FOLLOWING。
非第一次啟動
- （1）當ZooKeeper叢集中的一台伺服器出現以下兩種情況之一時，就會開始進入Leader選舉：
- 伺服器初始化啟動。
- 伺服器運作期間無法和Leader保持連接配接。
- （2）而當一台機器進入Leader選舉流程時，目前叢集也可能會處于以下兩種狀态：
- 叢集中本來就已經存在一個Leader【由于網絡波動導緻的暫時失聯，重選leader的場景】。
- 對于第一種已經存在Leader的情況，機器試圖去選舉Leader時，會被告知目前伺服器的Leader資訊，對于該機器來說，僅僅需要和Leader機器建立連接配接，并進行狀态同步即可。
- （3）叢集中确實不存在Leader，則遵循以下原則進行選舉：
- 1️⃣EPOCH大的直接勝出
- 2️⃣EPOCH相同，事務id大的勝出
- 3️⃣事務id相同，伺服器id大的勝出