ZooKeeper之ZAB协议

ZAB协议

Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式，分别是恢复模式和广播模式。当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab就进入恢复模式。当领导者被选举出来，且大多数server的完成了和leader的状态同步之后，恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和server具有相同的系统状态。

ZAB协议由崩溃(故障)恢复和消息广播组成

事物

在ZAB协议中，每个事物都有一个编号ZXID，ZXID由两部分组成，高32位是epoch，底32位为递增计数器。

• epoch：选举周期
• 计数器：随事物的到来递增

故障恢复(选举和数据恢复)

1. 选举
   只需要保证选举出来的leader服务器拥有集群中所有机器最高编码(ZXID最大)的事物proposal，那么就可以保证这个新选举出来的leader一定具有。

2. 数据同步

leader会为每一个follower服务器准备一个队列，将那个没有被各个follower同步的事物以proposal的形式逐个发送给follower服务器，并在proposal后面紧接着发送一个Commit消息，以表示该事物已经被提交，当follower将数据同步完成之后，leader会将follower将数据同步完成之后，leader会将follower加入到真正可以的follower列表中。

故障恢复：算法描述

1. 每个follower会将自己最后接收的事物proposal的epoch发送给准leader。
2. 准leader在收到所有的epoch中选举一个最大值，在此基础上加一形成新的选举周期，发送给所有的follower。
3. follower收到后会更新自己的epoch，并反馈给准leader一个ACK，同时携带历史事物集合。准leader收到所有的follower的历史事物集合之后，会形成初始事物集合。

故障恢复：同步

1. 准leader将初始化事物集合发送给集群中所有的follower
2. follower收到后对于其中的每一个事物，folllower都会接受，最后将结果反馈给leader，表示已经接受并处理了初始化事物集合中的事物。
3. leader收到来自过半的leader的反馈，就会向所有的leader发送commit消息。

消息广播

在leader健在的时候由leader实现

1. 发送给集群中的所有follower
2. 收到过半的ACK
3. 发送commit提交事物