zookeeper选举

Posted 2020-10-03 nevergiveupzeng

1. 发起选举流程有两种情况：
   1. server刚启动的时候，server的状态初始化为LOOKING状态
   2. server发生异常，切换到LOOKING状态

server有4中状态

1. LOOKING：初始状态，表示在选举leader
2. FOLLOWING：跟随leader的角色，参与投票
3. LEADING：集群的leader
4. OBSERVING：不参与投票，只是同步状态

2. 按刚启动来讲述选举流程，QuorumPeer::start() -> QuorumPeer::startLeaderElection() -> QuorumPeer::createElectionAlgorithm

3. 默认使用FastLeaderElection算法，初始化的流程如下：
   1. 初始化QuorumCnxManager，管理选举中和其他server的交互，选举时监听在专门的electionAddr上
   2. QuorumCnxManager是实际发生网络交互的地方，它的主要数据结构包括
      1. queueSendMap：sid -> buffer queue，为每个参与投票的server都保留一个队列
      2. recvQueue：message queue，所有收到的消息都放到recvQueue
      3. listener：server主线程，收发消息时和上面两个队列交互

QuorumCnxManager可以保证每对peer之间只有一个链接，如果有server发起新的链接，则比较sid，sid大的保留链接，小的放弃链接

3. 初始化FastLeaderElection，这是选举逻辑所在的地方，它主要包括3个线程：
   1. Messenger::WorkerReceiver：从QuorumCnxManager::recvQueue中获取网络包，并将其发到FastLeaderElection::recvqueue中
   2. Messenger::WorkerSender：从FastLeaderElection::sendqueue中获取网络包，并将其放到QuorumCnxManager::queueSendMap中，并发送到网络上
   3. lookForLeader：QuorumPeer主线程会调用lookForLeader函数，它从recvqueue中获取别人发给server的选举数据，并将发给其他server的投票放到sendqueue中

4. FastLeaderElection::lookForLeader中实现了选举算法，具体的流程如下：
   1. 首先更新选举周期logicalclock，并把自己作为leader作为投票发给所有其他的server
   2. 然后进入本轮投票的循环
      1. 从recvqueue获取一个网络包，如果没有收到包则检查是否要重连和重发自己的投票
      2. 收到投票后判断投票的状态
         1. LOOKING：
            1. 如果对方投票的周期大于自己的周期，那就清空自己的已经收到的投票集合recvset，并将自己作为候选和对方投票的leader做比较，选出大的作为新的投票，然后再发送给所有人。

这里比较大小是通过比较（zxid，sid）这个二元组来的，zxid大的就大，否则sid大的就大

2. 如果对方的投票周期小于自己，则忽略对方的投票

3. 如果周期相等，则比较对方的投票和自己认为的候选，选出大的作为新的候选，然后再发送给所有人

4. 然后判断当前收到的投票是否可以得出谁是leader的结论，这里主要是通过判断当前的候选leader在收到的投票中是否占了多数

5. 如果候选leader在收到的投票中占了多数，则再等待finalizeWait时钟，看是否有人修改leader的候选，如果修改了则把投票放到recvqueue中再从新循环

2. OBSERVING：如果对方是一个观察者，由于它没有投票权，则无视它

3. FOLLOWING或LEADING：
   1. 如果对方和自己再一个时钟周期，说明对方已经完成选举，如果对方说它是leader，那我们就把它作为leader，否则就要比较下对方选举的leader在自己这里是否占有多数，并且选举的leader确认了愿意当leader，如果都通过了，就把这个候选作为自己的leader
   2. 如果对方和自己不再一个时钟周期，说明自己挂掉后又恢复起来，这个时候把别人的投票收集到一个单独的集合outofelection（从名字可以看出这个集合不是用在选举判断），如果对方的投票在outofelection中占有大多数，并且leader也确认了自己愿意做leader，这个时候更新自己的选举周期logicalclock，并修改自己的状态为FOLLOWING或LEADING