一文通吃：从 ZooKeeper 一致性，Leader选举讲到 ZAB 协议与 PAXOS 算法（上）_zookeeper集群leader

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作者：大能 | 慕课网讲师

本文将从ZooKeeper集群如何保证一致性，讲到zookeeper保证数据一致性的协议，然后展开讲Zookeeper集群Leader选举，包括集群三种节点的类型，ZAB协议中节点的四种状态，以及两种情况下Leader选举的过程。然后会详细展开讲解ZAB协议，包括ZAB协议中ZXID的结构，ZAB协议的两个重点，崩溃恢复模式和消息广播模式。然后会通过一个例子来说明ZAB协议中Leader的单点问题，进而引出Paxos算法。文章会分为上下两个篇章，本文为第一部分。

ZooKeeper集群保证数据一致性

首先我们先来了解一下，关于一致性问题。

一致性

我们用集群是为了提高整个系统的可用性，就是即使少数节点挂掉的话，整个集群还是可以去提供服务的。好，zookeeper集群每一个节点上面，它存储的数据都是全量的数据，也就是它们之间，每一台上面存储的数据都是同一份数据，而我们前面也提到，集群中它每个节点都可以去提供读取服务，所以这样的话，就得保证多个节点之间，它们的数据是一致的，才不会出现连接不同节点读取到不同的值是吧，也就是我们需要去保证集群节点间数据的一致性。那么接下来我们就来看一下，zookeeper集群是如何去做到这一点的，就是如何去做节点间数据的同步

zookeeper保证数据一致性的协议

而在我们的zookeeper中保证数据一致性用的是ZAB协议。通过这个协议来进行ZooKeeper集群间的数据同步，保证数据的一致性。

我们先来简单看一下zab协议是工作流程（图）：

ZooKeeper写数据的机制是客户端把写请求发送到leader节点上，如果发送的是follower节点，follower节点会把写请求转发到leader节点，leader节点会把数据通过proposal请求发送到所有节点，包括自己，所有到节点接受到数据以后都会写到自己到本地磁盘上面，写好了以后会发送一个ack请求给leader，leader只要接受到过半的节点发送ack响应回来，就会发送commit消息给各个节点，各个节点就会把消息放入到内存中，放内存是为了保证高性能，该消息就会用户可见了。

那这个时候，若ZooKeeper要想保证数据一致性，就需考虑如下两个情况

• 情况一：leader执行commit了，还没来得及给follower发送commit的时候，leader宕机了，这个时候如何保证消息一致性？

• 情况二：leader的事务性请求已经在部分节点应用了，这个时候leader挂掉了，如何保证消息一致性？

如果是Leader故障，事务型请求未提交的情况，也就是只在Leader服务器上提出但没有提交的操作的操作需要丢弃掉。因为实际上它只是完成了第一阶段。