在上篇文章《Zookeeper（二）集群工作原理入门》中简略介绍了Leader选举与节点间的数据同步，其本质还是基于Zookeeper特定的ZAP协议。在介绍ZAB定义前，我们先看看它用在了哪里？

1. 写请求的事务性

我们不妨将客户端请求到服务端返回结果的过程称为一个事务。那么当Leader节点写入数据时，如何能保证事务按照我们期望的结果运行呢？

1.1 如何保证事务的顺序性？

原理很简单，就是给事务顺序编号，然后顺序发送。

顺序编号

Leader为每个写事务定义了一个全局zxid，它是一个64位long型。高32位表示 epoch ，代表当前选举是第几届，当一个Leader 挂了，新的 Leader 上任，epoch就变了。低32位表示事务id，为递增的。合起来的语义就是第m届领导下发的第n到旨意。

顺序发送

在 Leader内部，会为每个Flower/Observer生成一个队列，采用先进先出的方式发送消息，保证了发送的顺序性。由于节点间的网络传输是基于TCP协议，故保证了接收的顺序性。

1.2 如何保证其他节点同步成功？

数据同步时采用了两阶段提交：

(1) Leader为每个请求生成zxid广播给Follower。

(2) Follower会将请求写入队列及log中，然后发送ack给Leader

(3) Leader接收到超过半数以上Follower 的 Ack 响应后, 广播发送 commit 消息。

(4) Follower接收到 commit 消息后则提交事务。

2. 崩溃恢复的数据一致性

在Zookeeper运行期间，Leader与非Leader节点各司其职。当有非Leader节点宕机或新节点启动加入，也并不会重新选举Leader。但是一旦Leader挂了，那么整个集群将暂停对外服务，开始新一轮Leader选举，其过程和启动时Leader选举过程类似（Zookeeper（二）集群工作原理入门有讲过）。

假设正在运行的有Server.1、Server.2、Server.3三台服务器，当前Leader是Server.1。若某一时刻Server.1宕机，此时便开始Leader选举与数据恢复。

2.1 Leader选举

(1) 变更状态。Leader挂后，Follower们会将自己的运行状态变更为LOOKING，然后开始投票选举Leader。

(2) 第一轮投票广播。 每个Follower（严格来讲节点的状态为LOOKING，不是FOLLOWING）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Server.2的zxid=10，Server.3的zxid=9。在每届选举的第一轮投票中，Server.2和Server.3都会先将选票投给自己，将自己的（myid，zxid）广播给其他所有参与投票的Follower。 故产生投票(2, 10)，(3, 9)，然后各自将投票广播给集群中其他Follower们。

(3) 投票PK。各自接收来自其他Follower的投票。首先它会比较zxid ，zxid大的优先为Leader，如果相同则比较myid，myid大的优先作为Leader。 所以此时Server.3发现 Server.2 更适合做 Leader，所以将自己的投票信息更改为(2, 10)，然后再次广播出去。

(4) 统计投票。server.2收到投票后，发现和自己的一样，无需更改，并且自己的投票已经超过半数，故当选为Leader。server.2 会将自己的状态变更为Leading，server.3变更为Following。

2.2 数据恢复

如果只是某个Follower 挂了（半数以上仍正常运行），正如之前讲的， Leader中会维护队列，所以不用担心数据的不一致性。

如若当Leader挂掉，在选举Leader后，还要处理数据不一致的问题。这里不深入Zookeeper中的具体实现流程，只理解数据最终一致的原则就好。

(1) 重新选举后同步Leader中已提交的提案。假设Leader (Server.1) 发送zxid=100的commit请求给了Server.2，但尚未发送给Server.3 的时候突然挂了。在重新选举Server.2为 Leader后，则会将zxid=100的提案及提交请求广播给Server.3。

(2) 重新选举后丢弃Leader中未提交的事务。Leader (Server.1) 同意了zxid=100，自身提交了这个事务，当广播commit请求时挂了。在重新选举Server.2为 Leader后，这个挂掉的Leader（Server.1）又重新恢复了 ，此时它会作为 Follower 的身份加入集群，由于他存在zxid=100的提案，这样就会出现数据不一致性问题了，所以zxid=100会被抛弃掉 。

3. ZAB

ZAB协议全称是ZooKeeper Atomic Broadcast protocol，是ZooKeeper用来实现一致性的算法。比如上述的写请求的数据一致，服务崩溃后实现数据同步都是基于ZAB协议去实现的。

标签：协议,Server.2,zxid,Zookeeper,ZAB,选举,Follower,投票,Leader
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