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zookeeper是什么？
zookeeper 是一个开源的分布式协调服务，由雅虎公司创建，是google chubby 的开源实现。
zookeeper 是一个经典的分布式数据一致性解决方案，致力于为分布式应用提供一个高性能、高可用，且具有严格顺序访问控制能力的分布式协调服务。
分布式应用程序可以基于zookeeper实现数据发布与订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调与通知、集群管理、Leader选举、分布式锁、分布式队列等功能。
集群角色
Leader
Leader 服务器是整个zookeeper 集群的核心，它的主要工作有两项：
1. 事物请求的唯一调度和处理者，保证集群事物处理的顺序性；
2. 集群内部各服务器的调度者。
Follower
Follower角色的主要职责：
1. 处理客户端非事物请求，转发事务请求给leader服务器。
2. 参与事务请求Proposal （提案）的投票（需要半数以上服务器通过才能通知leader commit 数据，Proposal由Leader发起，Follower参与投票） 。
3. 参与Leader选举的投票。
Observer
Observer充当观察者角色，工作原理和Follower基本是一致的，和Follower唯一的区别是Observer不参与任何形式的投票，它只提供非事务读请求服务，所以Observer可以在不影响写性能的情况下提升集群的读性能。
集群组成
通常zookeeper是由2n+1台server组成，每个server都知道彼此的存在。对于2n+1台server，只要有n+1台（大多数）可用，那么整个系统保持可用。基于这个特性，如果搭建一个允许n台机器down掉的集群，需要部署2n+1台机器的集群。之所以要满足这样一个等式，是因为在Leader选举投票，以及事务请求投票的过程中，需要有超过半数（n+1）的投票支持。
ZAB协议
ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）是为分布式协调服务zookeeper专门设计的一种支持崩溃恢复的原子广播协议。zookeeper主要依赖ZAB协议实现了分布式数据的一致性。
ZAB协议包含两种基本模式：
一. 恢复模式：
当整个集群刚启动时，或当leader节点挂掉时，ZK集群会进入恢复模式并选举新的leader。当leader选出后，且集群中有超过半数的机器和该leader节点完成数据同步后，ZK集群才会退出恢复模式同时进入广播模式。
二. 广播模式：
ZK集群在广播模式下，当leader接收到事务型消息请求后，会实现以下过程：
1. leader会将消息赋予一个全局唯一的64位自增id : zxid，通过zxid的大小实现全局有序。
2. leader会为每个follower准备一个FIFO队列，将带有zxid的消息作为一个proposal（提案）分发给所有follower。
3. follower接收到proposal后，先把proposal写到磁盘，写入成功后会回复leader一个ack。
4. 当leader接收到超过半数的ack之后，leader会向这些follower发送commit命令，同时在本地执行此消息。
5. follower接收到commit命令后，会提交该消息。
Leader选举
Leader选举分为两种：集群启动时选举leader， leader崩溃时选举新leader。
一. 集群启动时选举
以三台机器组成的集群为例，每个节点启动时状态都是LOOKING观望状态，当只有一台机器server1 启动时是无法进行leader选举的，当第二台机器server2 启动后，两台机器可以互相通信，选举投票需要参考三个参数：
myid：每台机器配置的唯一id；
zxid：事务消息id（递增）；
epoch：如果将leader比喻为皇帝，那epoch就代表朝代，每次选举leader就要改朝换代，epoch+1。
选举过程如下：
1. 每个server发出一个投票，每次投票会包含所推举的服务器的myid、zxid、epoch，初始情况server都会将自己视为leader。此时server1的投票（1，0），server2的投票（2，0）。
2. 检查投票。集群的每个server都会收到其他server的投票，收到投票后，首先检查投票的有效性，例如检查是否来自LOOKING状态的server，检查是否是本轮投票epoch。
3. 处理投票。优先检查zxid（zxid最大的一般为拥有最新消息的），zxid较大的优先作为leader，如果zxid相同，比较myid，较大的作为leader。此时server1会将自己的投票更新为（1，0）。
4. 统计投票。看是否有超过半数的相同投票信息，本次投票中，server2被选举为leader。
5. 改变服务器状态。leader更新为leading，follower更新为following。
二. 运行过程中的选举
当集群运行中leader挂掉，将进行新一轮leader选举：
1. 更新服务器状态，leader挂掉后，follower会更新为LOOKING状态。
2. 后面的过程与启动时相同。