ZooKeeper架构篇 - Leader选举_zk如何leader选举

Leader选举

ZooKeeper 的 Leader 选举步骤如下：

更新内部选举周期。

初始化选票，第一次选自己。

将选票放到发送队列中，然后通过网络发送给所有参与者。

从接收队列中获取其它参与者发送的选票。

判断此时的服务器的状态。

• 如果是 Looking 状态

  • 如果外部的选举周期 > 内部的选举周期，则更新内部的选举周期，再通过比较 epoch、zxid、sid 选出更优的选票，从而更新自己的选票并发送给所有的参与者。
  • 如果外部的选举周期 = 内部的选举周期，再通过比较 epoch、zxid、sid 选出更优的选票，从而更新自己的选票并发送给所有的参与者。
  • 如果外部的选举周期 < 内部的选举周期，仅日志记录。

  统计选票，如果有选票获得半数以上支持，再从接收队列中循环获取新的选票，并且与上文得到半数以上的选票进行比较 epoch、zxid、sid，选出更优的选票作为最终的选票，最后确定服务器状态。

• 如果是 Observing 状态，仅日志记录。

• 如果是 Leading、Following 状态

  • 如果外部的选举周期 = 内部的选举周期，并且选票得到半数以上的支持，确定最终的选票和服务器状态。
  • 否则，将该选票加入不参与选举的集合中，然后统计选票，如果有选票得到了半数以上的支持，则更新内部选举周期，最后确定服务器状态。

源码分析

QuorumPeerMain

在 QuorumPeerMain 的 main 方法中接连调用 initializeAndRun、runFromConfig 方法，而 runFromConfig 方法中定义了如下一行代码：

quorumPeer.start();
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QuorumPeer

@Override
public void run() {
   
    updateThreadName();

    LOG.debug("Starting quorum peer");
    try {
   
        jmxQuorumBean = new QuorumBean(this);
        MBeanRegistry.getInstance().register(jmxQuorumBean, null);
        for (QuorumServer s : getView().values()) {
   
            ZKMBeanInfo p;
            if (getId() == s.id) {
   
                p = jmxLocalPeerBean = new LocalPeerBean(this);
                try {
   
                    MBeanRegistry.getInstance().register(p, jmxQuorumBean);
                } catch (Exception e) {
   
                    LOG.warn("Failed to register with JMX", e);
                    jmxLocalPeerBean = null;
                }
            } else {
   
                RemotePeerBean rBean = new RemotePeerBean(this, s);
                try {
   
                    MBeanRegistry.getInstance().register(rBean, jmxQuorumBean);
                    jmxRemotePeerBean.put(s.id, rBean);
                } catch (Exception e) {
   
                    LOG.warn("Failed to register with JMX", e);
                }
            }
        }
    } catch (Exception e) {
   
        LOG.warn("Failed to register with JMX", e);
        jmxQuorumBean = null;
    }

    try {
   
        while (running) {
   
            if (unavailableStartTime == 0) {
   
                unavailableStartTime = Time.currentElapsedTime();
            }

            switch (getPeerState()) {
   
            case LOOKING:
                LOG.info("LOOKING");
                ServerMetrics.getMetrics().LOOKING_COUNT.add(1);

                if (Boolean.getBoolean("readonlymode.enabled")) {
   
                    LOG.info("Attempting to start ReadOnlyZooKeeperServer");

                    final ReadOnlyZooKeeperServer roZk = new ReadOnlyZooKeeperServer(logFactory, this, this.zkDb);

                    Thread roZkMgr = new Thread() {
   
                        public void run() {
   
                            try {
   
                                sleep(Math.max(2000, tickTime));
                                if (ServerState.LOOKING.equals(getPeerState())) {
   
                                    roZk.startup();
                                }
                            } catch (InterruptedException e) {
   
                                LOG.info("Interrupted while attempting to start ReadOnlyZooKeeperServer, not started");
                            } catch (Exception e) {
   
                                LOG.error("FAILED to start ReadOnlyZooKeeperServer", e);
                            }
                        }
                    };
                    try {
   
                        roZkMgr.start();
                        reconfigFlagClear();
                        if (shuttingDownLE) {
   
                            shuttingDownLE = false;
                            startLeaderElection();
                        }
                        setCurrentVote(makeLEStrategy().lookForLeader());
                    } catch (Exception e) {
   
                        LOG.warn("Unexpected exception", e);
                        setPeerState(ServerState.LOOKING);
                    } finally {
   
                        roZkMgr.interrupt();
                        roZk.shutdown();
                    }
                } else {
   
                    try {
   
                        reconfigFlagClear();
                        if (shuttingDownLE) {
   
                            shuttingDownLE = false;
                            startLeaderElection();
                        }
                        setCurrentVote(makeLEStrategy().lookForLeader());
                    } catch (Exception e) {
   
                        LOG.warn("Unexpected exception", e);
                        setPeerState(ServerState.LOOKING);
                    }
                }
                break;
            case OBSERVING:
                try {
   
                    LOG.info("OBSERVING");
                    setObserver(makeObserver(logFactory));
                    observer.observeLeader();
                } catch (Exception e) {
   
                    LOG.warn("Unexpected exception", e);
                } finally {
   
                    observer.shutdown();
                    setObserver(null);
                    updateServerState();

                    if (isRunning()) {
   
                        Observer.waitForObserverElectionDelay();
                    }
                }
                break;
            case FOLLOWING:
                try {
   
                    LOG.info("FOLLOWING");
                    setFollower(makeFollower(logFactory));
                    follower.followLeader();
                } catch (Exception e) {
   
                    LOG.warn("Unexpected exception", e);
                } finally {
   
                    follower.shutdown();
                    setFollower(null);
                    updateServerState();
                }
                break;
            case LEADING:
                LOG.info("LEADING");
                try {
   
                    setLeader(makeLeader(logFactory));
                    leader.lead();
                    setLeader(null);
                } catch (Exception e) {
   
                    LOG.warn("Unexpected exception", e);
                } finally {
   
                    if (leader != null) {
   
                        leader.shutdown("Forcing shutdown");
                        setLeader(null);
                    }
                    updateServerState();
                }
                break;
            }
        }
    } finally {
   
        LOG.warn("QuorumPeer main thread exited");
        MBeanRegistry instance = MBeanRegistry.getInstance();
        instance.unregister(jmxQuorumBean);
        instance.unregister(jmxLocalPeerBean);

        for (RemotePeerBean remotePeerBean : jmxRemotePeerBean.values()) {
   
            instance.unregister(remotePeerBean);
        }

        jmxQuorumBean = null;
        jmxLocalPeerBean = null;
        jmxRemotePeerBean = null;
    }
}
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