Zookeeper分布式过程协同技术 - 群首选举

群首概念

群首为集群中服务器选择出来的一个服务器，并被集群认可。设置群首目的在与对客户端所发起的状态变更请求进行排序，包括：create、setData、delete操作。群首将每一个请求转换为一个事务并将事务发送给追随者，确保集群按照群首确定的顺序接受并处理这些事务。

Zookeeper事务

Zookeeper服务器会在本地处理只读请求（例如：exists、getData、getChildren）。如果一台服务器接收到客户端的getData请求，服务器读取该状态信息，并将这些信息返回客户端。由于服务器在本地处理读请求，所以在处理以只读请求为主要负载时，性能会比较高。

那些会改变状态的客户端请求（create、delete、setData）将会被转发给群首，由群首执行相应的请求，完成状态的更新，这就是Zookeeper的事务。

选举过程

每个服务器启动后进入LOOKING状态，服务器之间进行通信来选举一个群首，通过信息交换对群首选举达成共识。在本次选举中胜出的服务器将进入LEADING状态，而集群中其他服务器将进入FOLLOWING状态。

群首选举消息（leader election notifications）或简单的称为通知。当一个服务器进入LOOKING状态就会向集群中的每一个服务器发送一个通知消息。消息中包含该服务器的投票信息。

投票信息包含服务器标识符（sid）和最近执行的事务的zxid信息，例如投票信息（1,5）代表机器ID为1，最近执行的事务zxid为5。

zxid为一个long型（64位）整数，分为2部分：时间戳部分和计数器部分，每个部分为32位。

当一个服务器收到一个投票信息，该服务器将会根据以下规则修改自己的投票信息：

将接受的voteId和voteZxid作为一个标识符，并获取接收方当前的投票中的zxid，用myZxid和mySid表示接收方服务器自己的值。
如果（voteZxid > myZxid）或者（voteZxid = myZxid 且 voteId > mySid）,保留当前的投票信息。
否则，修改自己的投票信息，将voteZxid赋值给myZxid，将voteId赋值给mySid。

当一个服务器收到的仲裁数量的服务器发来的投票信息都一样时，就表示群首选举成功，如果被选举的群首为某个服务器自己，该服务器将会开始行使群首角色，否则就会成为一个追随者并尝试连接被选举的群首服务器。一旦连接成功，追随者和群首之间将会进行状态同步，在同步完成后，追随者才可以处理新的请求。

通过例子来演示选举过程，三台服务器在分别发送出不同的选举投票信息，其投票值包含服务器的标识符和最新的zxid。每个服务器都会收到另外两个服务器发送的投票信息，在第一轮之后，服务器S2和S3将会改变其投票信息为（1,6），之后服务器S2和S3在改变投票信息之后会发送新的通知消息，S1服务器在接收到仲裁数量的通知消息拥有一样的投票信息，最后S1被选举出为集群的群首。