1. 核心概念

顺序一致性 (Sequential Consistency) 是 ZooKeeper 的招牌特性。它保证了来自同一个客户端的更新请求，严格按照发送顺序生效；同时，所有 Server 都会按照相同的顺序处理全局的写请求。

2. 实现原理：Zxid

ZooKeeper 实现顺序一致性的核心机制是 Zxid (ZooKeeper Transaction Id)。

2.1 什么是 Zxid？

Zxid 是一个 64 位的数字，由两部分组成：

  • 高 32 位 (Epoch)：代表 Leader 的纪元（Era）。每当选举出新的 Leader，Epoch 加 1。这保证了旧 Leader 发出的提案不会干扰新 Leader。
  • 低 32 位 (Counter)：是一个单调递增的计数器。在同一个 Epoch 内，每处理一个写请求，Counter 加 1。

2.2 如何保证顺序？

  1. 全局有序：所有的写请求（事务）都必须由 Leader 节点处理。
  2. 分配 Zxid：Leader 接收到写请求后，会为该请求分配一个全局唯一的 Zxid。
  3. FIFO 广播：Leader 通过 ZAB 协议，按照 Zxid 的顺序，将 Proposal（提案）广播给所有 Follower。
  4. 顺序提交：Follower 接收到 Proposal 后，严格按照 Zxid 顺序写入事务日志并反馈 ACK。Leader 统计 ACK，满足过半后，再按照 Zxid 顺序发送 Commit 消息。

3. 客户端层面的顺序

除了服务端的全局有序，ZK 还保证 Client-side FIFO Order：

  • 如果一个客户端发出了请求 A，然后发出了请求 B，那么服务端必定是先执行 A，再执行 B。
  • 这是通过 TCP 连接的有序性以及 Server 端处理管线（Pipeline）保证的。

4. 总结

面试官：ZooKeeper 如何保证事务的顺序一致性？

候选人： ZooKeeper 保证顺序一致性的核心在于 Zxid 和 Leader 统一处理写请求。

具体流程是：

  1. 所有的写请求都会被转发给 Leader。
  2. Leader 为每个请求分配一个全局唯一的 64 位 Zxid。Zxid 的高 32 位是纪元号，低 32 位是自增计数器，这保证了全局唯一和单调递增。
  3. Leader 严格按照 Zxid 的顺序，通过 ZAB 协议向 Followers 广播提案（Proposal）和提交（Commit）指令。
  4. Followers 也是严格按照接收到的 Zxid 顺序来应用事务。

这样就保证了所有节点上的数据变更顺序是完全一致的。