ZAB协议

主节点崩溃了，怎么办？

众所周知，系统在运行中不可避免会出现各种各样的问题，比如进程崩溃了、服务器死机了，这些问题会导致很严重的后果，让系统没办法继续运行。在ZAB协议中，写请求是必须在主节点上处理的，而且提案的广播和提交也是由主节点来完成的。既然主节点那么重要，如果它突然崩溃(宕机)了，该怎么办呢？
答案是选举出新的领导者(也就是新的主节点)。
在我看来，领导者选举关乎节点故障容错能力和集群可用性，是ZAB协议非常核心的设计之一。想象一下，如果没有领导者选举，主节点故障了，那么整个集群将无法写入，这将是极其严重的灾难性故障。理解领导者选举(也就是快速领导者选举，Fast Leader Election)，能帮助我们更深刻地理解ZAB协议，也能在日常工作中更游刃有余地处理集群的可用性问题。比如写请求持续失败时，可以先排查下集群的节点状态。
既然领导者选举这么重要，那么ZAB协议是如何选举领导者的呢？

ZAB协议是如何选举领导者的

既然要选举领导者，那就会涉及成员身份变更，那么ZAB协议支持哪些成员身份呢？

如何选举

为了更好地理解ZAB的领导者选举，仍然用一个例子演示一下。为了方便演示和理解(我们聚焦最核心的领导者PK)，假设投票信息的格式是<proposedLeader,proposedEpoch,proposedLastZxid,node>,具体如下:

• 1.proposedLeader:节点提议的领导者的集群ID,也就是在集群配置(比如myid配置文件)时指定的ID
• 2.proposedEpoch:节点提议的领导者的任期编号
• 3.proposedLastZxid:节点提议的领导者的事务标识符的最大值(也就是最新提案的事务标识符)
• 4.node:投票的节点，比如节点B.

假设一个ZooKeeper集群由节点A、B、C组成，其中节点A是领导者，节点B、C是跟随者(为了方便演示，假设节点B、C的epoch分别就是1和1，lastZxid分别是101和102，集群ID分别为2和3)，如图所示。如果节点A宕机了，如何选举领导者呢?

首先，当跟随者检测到连接领导者节点的读操作等待超时时，跟随者会将自己的节点状态变更成LOOKING，然后发起领导者选举(为了演示方便，我们假设这时节点B、C都已经检测到了读操作超时)，如图所示。
接着，每个节点会创建一张选票，这张选票是投给自己的，也就是说，节点B、C都"自告奋勇"地推荐自己为领导者并创建选票<2,1,101,B>和<3,1,102,C>，然后各自将选票发送给集群中的所有节点，也就是说，节点B发送给节点B、C,节点C也发送给节点B、C.

• 一般而言，节点会先接收自己发送给自己的选票(因为不需要跨节点通信，传输速度更快)，也就是说，节点B会先收到来自节点B的选票，节点C会先收到来自节点C的选票，如图所示。
  需要注意的是，集群的个节点收到选票后，为了选举出数据最完整的节点，对于每一张接收到的选票，节点都需要进行领导者PK,也就是将选票提议的领导者和自己提议的领导者进行比较，找出更适合作为领导者的节点。约定的规则如下:
• 1.优先检查任期编号，任期编号大的节点作为领导者
• 2.如果任期编号相同，则比较事务标识符的最大值，值大的节点作为领导者
• 3.如果事务标识符的最大值也相同，再比较集群ID，集群ID大的节点作为领导者。
  如果选票提议的领导者比自己提议的领导者更适合作为领导者，那么节点将调整选票内容，推荐选票提议的领导者作为领导者。
  当节点B、C接收到选票后，因为选票提议的领导者与自己提议的领导者相同，所以，领导者PK的结果是节点B、C不需要调整选票信息，只需要正常接收和保存选票就可以了，如图所示。

接着节点B、C分别接收到来自对方的选票，比如节点B接收到来自节点C的选票，节点C接收到来自节点B的选票，如图所示。
对于节点C而言，它提议的领导者是节点C，而选票(<2,1,101,B>)提议的领导者是节点B,因为节点C的任期编号与节点B相同，但节点C的事务标识符的最大值比节点B的大，所以，按照约定的规则，相比节点B，节点C更适合作为领导者，也就是说，节点C不需要调整选票信息，正常接收和保存选票就可以了。但对于节点B而言，它提议的领导者是节点B,选票(❤️,1,102,C>)提议的领导者节点是C,因为C的任期编号与节点B相同，但节点C的事务标识符的最大值比节点B的大，所以，按照约定的规则，相比节点B，节点C应该作为领导者，也就是说，节点B除了接收和保存选票信息，还会更新自己的选票为<3,1,102,B>,即推荐节点C作为领导者，并将选票重新发送给节点B、C，如图所示。
接着，当节点B、C接收到来自节点B的新的选票时，因为这张选票(❤️,1,102,B>)提议的领导者，与它们提议的领导者是一样的，都是节点C,所以，它们正常接收和保存这张选票就可以了，如图所示。
最后，因为此时节点B、C提议的领导者(节点C)赢得了大多数选票(两张选票)，所以，节点B、C将根据投票结果变更节点状态，并退出选举。比如因为当选的领导者是节点C，那么节点B将变更为FOLLOWING并退出选举，而节点C将变更状态为LEADING并退出选举，如图所示。
至此，我们就选举了新的领导者(节点C).这个选举的过程很容易理解，这里只是假设了一种选举的情况，实际上还会存在节点间事务标识符相同、节点在广播投票信息前接收到其他节点的投票等情况。