ZooKeepe集群中的三種服務器角色：Leader、Follower、Observer，本文主要概述Leader選舉演算法相關的知識，
一、Zookeeper里三種角色
1.Leader：Leader是整個集群中的核心，主要作業內容是
- 事務請求的唯一調度和處理者，保證集群事務處理的順序性，
- 集群內部各服務器的調度者
2.Follower:Follower服務器是Zookeeper集群狀態的跟隨者，其主要作業內容是：
- 處理客戶端非事務請求，轉發事務請求給Leader服務器
- 參與事務請求Proposal的投票
- 參與Leader選舉投票
3.Observer：在作業原理上基本與Follower一致，不參與任何形式的投票，觀察同步集群的最新狀態并同步
二、選舉演算法
Zookeeper中主要提供了三種Leader選舉演算法，分別是LeaderElection、UDP版本的FastLeaderElection和TCP版本的FastLeaderElection，可以在組態檔zoo.cfg中使用electionAlg屬性來指定，分別使用數字0-3來表示，下文介紹的是TCP版本的FastLeaderElection選舉演算法，
1. 相關術語
SID：服務器ID，SID是一個數字，用來標識一臺Zookeeper中的機器，取值和myid組態檔中的值一致，
ZXID：事務ID，用來標識一次服務器狀態的變更，
Vote：投票，一個Vote包含以下幾個屬性：
id：被推舉的Leader的SID值，
zxid：被推舉的Leader的事務ID，
electionEpoch：邏輯時鐘，用來判斷多個投票是否在同一輪選舉周期中，
peerEpoch：被推舉Leader的epoch，
state：當前服務器的狀態，LOOKING、FOLLOWING、LEADEING、OBSERVING
2. 演算法分析
當ZooKeeper集群中的一臺服務器出現以下兩種情況之一時，就會開始進入Leader選舉，
- 服務器初始化啟動
- 服務器運行期間無法和Leader保持連接
注：當一臺服務器加入集群中時，如果當前集群中已經存在一臺正常作業的Leader，那么這個服務器會連接Leader進行資料同步，若無Leader，則會進行Leader選舉階段，
開始第一次投票
當集群中的機器進行Leader選舉階段，機器的狀態會變更為LOOKING，當一臺機器處于LOOKING轉態時，它會向集群中的其他所有機器發送訊息，這個訊息為“投票”，同時該機器也會接受其他機器的“投票”，
我們用（SID，ZXID）這樣的形式來表示一次投票資訊，例如，當前服務器要推舉SID為1、ZXID為8 的服務器成為Leader，那么它這次的投票資訊可以表示為：（1，8），
我們假設Zookeeper由5臺機器組成，SID分別為1、2，3、4、5，ZXID分別為9、9、9、8、8，
并且此時SID為2的機器是Leader服務器，在某一時刻，1和2所在機器發生故障，此時集群開始進行Leader選舉，
在第一次投票時，因為無法檢測到集群中其他機器的狀態資訊，每臺機器在第一次投票時，會將自己作為推舉物件進行投票，即集群中正常運行的3、4、5號機器第一次投票的資訊為（3，9）、（4，8）、（5，8），
變更投票
集群中的每臺機器發出自己的投票，也會接收到來自集群中其他機器的投票，機器會根據相應的規則來處理接收到的其他機器的投票，在這個程序中，可能會保持自己的投票，也可能會丟棄自己的投票更改為接收到的投票，下面定義一些術語：
- vote_sid:接收到的投票中所推舉的Leader服務器的SID
- vote_zxid：接收到的投票中所推舉的Leader服務器的ZXID
- self_sid:當前服務器自己的SID
- self_zxid:當前服務器自己的ZXID
處理投票的規則：
處理收到的投票，都是對（vote_sid,vote_zxid）和（self_sid,self_zxid）的比較，
- 規則一：如果vote_zxid 大于 self_zxid，就認可當前收到的投票，并將該投票（vote_sid,vote_zxid）發送出去
- 規則二：如果vote_zxid 小于 self_zxid，那么就堅持自己的投票（self_sid,self_zxid）
- 規則三：如果vote_zxid 等于 self_zxid，繼續比較vote_sid和self_sid，如果vote_sid大于self_id，那么就認可接收到的投票，并將該投票（vote_sid,vote_zxid）發送出去，如果vote_sid小于self_sid，同樣堅持自己的投票（self_sid,self_zxid）
根據以上規則，我們來分析上面提到的例子，
正常作業的3臺機器發出第一輪投票（投給自己的投票），其他兩臺機器也會收到相應的投票，下面我們對每臺機器的投票情況進行分析：
- 對于Sever3：Sever3接收到了Server4的投票（4，8）和Sever5的投票（5，8），然后按照上面闡述的規則，對比（3，9）（4，8）（5，8），Sever3的ZXID要大于Sever4和Sever5的ZXID，所以Sever3保留自己的投票，不做任何變更，
- 對于Sever4：Sever4接收到了Sever3的投票（3，9）和Sever5的投票（5，8），然后進過對比，發現（3，9）這個投票的ZXID大于自己，因此需要變更投票為（3，9），然后變更后的投票發送給Sever3和Sever5兩臺機器，
- 對于Sever5：處理的邏輯與Sever4相同，
確認Leader
如果一臺機器收到了超過半數的相同的投票，那么這個投票對應的SID機器即為Leader，
當Zookeeper集群中的機器為5臺，那么quorum= （5/2 +1） = 3，即只要收到3個或3個以上的相同投票即可確定Leader，在上面的例子中，Sever3、Sever4和Sever5最終都投了Sever3作為Leader，因此 Sever3成為Leader，
總結
通常具有最大的ZXID的機器越容易成為Leader，具有最大的ZXID的機器成為Leader可以保證集群資料的恢復，如果相同ZXID，那么較大的SID的那臺服務器成為Leader，
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