fast paxos算法与zookeeper leader选举源代码分析

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1、fastpaxos算法与Zookeeperleader选举源代码分析雷明leiming0571@gmail.com1、paxos算法1.1、分布式一致性问题在分布式系统中，有多个节点（服务器），这些节点可以为客户（客户端）提供某种服务。这至少带来两个好处：一方面可以提供性能，另一方面可以提供容错，当部分服务器挂掉之后，不影响整个服务。但是问题又来了：如果多个服务器节点修改同一个变量，后果会怎么样？1.2、paxos算法paxos算法是一个基于消息传递的一致性算法，在1990年由Lamport提出，最近被广泛的应用于分布式计算中。Google的Chubby，Apache的Zoo

2、keeper都是基于该理论实现。Paxos被认为是到目前为止唯一正确的分布式一致性算法，其他的算法都是Paxos的改进或者简化。1.3、fastpaxos算法问题提出：在分布式系统中，需要选举出一个leader节点，只有该节点可以做出决策。问题：怎么在n个节点中选择一个作为leader？方法一：指定某一个节点作为leader，问题：这个leader挂了怎么办？方法二：给每个节点指定一个唯一的id，比较所有节点的id，id最大的为leader，问题：怎么知道活着的id中，哪个是最大的？要解决的问题：1、什么时候发起选举？2、选举过程中，后加入的节点怎么办？3、一个节点挂掉后重启

3、，要发起选举，怎么办？选举轮数的新旧：每个节点的数据的新旧（选举结果）有多个节点都活着，在同一轮选举中，选择哪个节点作为leader？2、zookeeper的选举算法2.1、概述Zookeeper集群中，只有一个节点是leader节点，其他节点都是follower节点（实际上还有observer节点，不参与选举的投票，在这里我们先忽略，下同）。所有的更新操作，必须经过leader节点，leader节点和follower节点之间保持着数据同步和心跳。客户端使用zookeeper时，可能会连到follower身份的server上，也可能会连到leader身份的server上。三类

4、角色的分工如下：Leader：处理写请求，单点Follower：处理客户端请求，参与投票Observer：不参与leader选举的投票，只处理客户端请求在一个zookeeper集群里，有多少个server是固定的，每个节点有一个唯一的id，标识它自己，另外，每个server还有用于选举的IP和port，这些都在配置文件中。一个具体的例子如下：server.1=192.168.0.11:2888:3888server.2=192.168.0.12:2888:3888server.2=192.168.0.13:2888:3888这里有3个server，其id分别为1、2、3。28

5、88为节点和leader交换信息的端口，3888为选举的端口。这个节点的id，在投票时，用户标识参加竞选的节点的身份。问题：这个leader节点是怎么确定的？答案：zookeeper系统自己选举出来的，所有的server节点（observer除外），都参与这个选举。这样做的好处是：当现在的leader挂掉了之后，系统可以重新选举一个节点做leader。Zookeeper的选举算法能保证：只要超过半数的节点还活着，就一定能选举出唯一个一个节点作为leader。2.1.1、节点的状态Zookeeper中的节点有以下三种状态（忽略observer节点）：LOOKING：初始化状态，

6、处于选举过程中，leader还没有选出LEADING：leader已经选出，本节点是leaderFOLLOWING：leader已经选出，本节点是follower2.1.2、选举发生的时机当任何一个节点进入looking状态时，选举开始，进入looking状态有如下原因：1、节点刚启动，使自己进入选举状态2、发现leader节点挂掉了Zookeeper中的leader怎么知道follower还活着？follower怎么知道leader还活着？leader会定时向follower发ping消息；follower会定时向leader发ping消息。当发现无法ping通leader

7、时，就会将自己的状态改为LOOKING，并发起新的一轮选举。处于选举模式时，zookeeper的服务不可用。2.1.3、一个节点成为leader的条件一个节点要成为leader，必须得到至少n/2+1（即半数以上节点）的投票，实际上，在实现时，还可以考虑其他规则，比如节点权重。为什么要保证至少n/2+1的节点同意？因为这样能保证本节点得到多数派的支持。因为每一个节点，只能支持一个节点成为leader，因此，只要一个节点获得至少n/2+1的选票，就一定会比其他任何节点得到的选票多。这个规则意味着，如果超过