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2023-04-29

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前⾔

Zab（Zookeeper Atomic Broadcast）是为ZooKeeper协设计的崩溃恢复原⼦⼴播协议，它保证

zookeeper集群数据的⼀致性和命令的全局有序性。

概念介绍

在介绍zab协议之前⾸先要知道zookeeper相关的⼏个概念，才能更好的了解zab协议。

集群⻆⾊

1. Leader：同⼀时间集群总只允许有⼀个Leader，提供对客户端的读写功能，负责将数据同步⾄各个

节点；

2. Follower：提供对客户端读功能，写请求则转发给Leader处理，当Leader崩溃失联之后参与Leader

选举；

3. Observer：与Follower不同的是但不参与Leader选举。

服务状态

1. LOOKING：当节点认为群集中没有Leader，服务器会进⼊LOOKING状态，⽬的是为了查找或者选

举Leader；

2. FOLLOWING：follower⻆⾊；

3. LEADING：leader⻆⾊；

4. OBSERVING：observer⻆⾊；

可以知道Zookeeper是通过⾃身的状态来区分⾃⼰所属的⻆⾊，来执⾏⾃⼰应该的任务。

ZAB状态 Zookeeper还给ZAB定义的4中状态，反应Zookeeper从选举到对外提供服务的过程中的四

个步骤。状态枚举定义：

1. ELECTION: 集群进⼊选举状态，此过程会选出⼀个节点作为leader⻆⾊；

2. DISCOVERY：连接上leader，响应leader⼼跳，并且检测leader的⻆⾊是否更改，通过此步骤之后

选举出的leader才能执⾏真正职务；

3. SYNCHRONIZATION：整个集群都确认leader之后，将会把leader的数据同步到各个节点，保证整

个集群的数据⼀致性；

4. BROADCAST：过渡到⼴播状态，集群开始对外提供服务。

public enum ZabState {

ELECTION,

DISCOVERY,

SYNCHRONIZATION,

BROADCAST

}

ZXID

Zxid是极为重要的概念，它是⼀个long型（64位）整数，分为两部分：纪元（epoch）部分和计数器

（counter）部分，是⼀个全局有序的数字。

epoch代表当前集群所属的哪个leader，leader的选举就类似⼀个朝代的更替，你前朝的剑不能斩本朝的

官，⽤epoch代表当前命令的有效性，counter是⼀个递增的数字。

选举

基础概念介绍完了，下⾯开始介绍zab协议是怎么⽀持leader选举的。

进⾏leader有三个问题，什么时候进⾏？选举规则？选择流程？

下⾯我会⼀⼀解答这三个问题：

1. 选举发⽣的时机 Leader发⽣选举有两个时机，⼀个是服务启动的时候当整个集群都没有leader节点

会进⼊选举状态，如果leader已经存在就会告诉该节点leader的信息，⾃⼰连接上leader，整个集群

不⽤进⼊选举状态。

还有⼀个就是在服务运⾏中，可能会出现各种情况，服务宕机、断电、⽹络延迟很⾼的时候leader

都不能再对外提供服务了，所有当其他⼏点通过⼼跳检测到leader失联之后，集群也会进⼊选举状

态。

2. 选举规则进⼊投票选举流程，怎么才能选举出leader？或者说按照什么规则来让其他节点都能选举

你当leader。

3. zab协议是按照⼏个⽐较规则来进⾏投票的筛选，如果你的票⽐我更好，就修改⾃身的投票信息，

改投你当leader。

下⾯代码是zookeeper投票⽐较规则：

* We return true if one of the following three cases hold:

* 1- New epoch is higher

* 2- New epoch is the same as current epoch, but new zxid is

higher

* 3- New epoch is the same as current epoch, new zxid is the same

* as current zxid, but server id is higher.

return ((newEpoch > curEpoch)

|| ((newEpoch == curEpoch)

&& ((newZxid > curZxid)

|| ((newZxid == curZxid)

&& (newId > curId)))));