1. 核心概念

Leader 选举是 ZooKeeper 最核心的能力之一。它保证了在集群启动或 Leader 宕机时，能够快速选出一个新的 Leader 来主持工作。 ZK 默认采用 FastLeaderElection 算法。

2. 选举票据 (Vote)

在选举过程中，每个服务器都会广播自己的选票 (myid, zxid)：

  • myid：服务器的唯一 ID（配置在 zoo.cfg 中）。
  • zxid：该服务器上最大的事务 ID（代表数据越新）。

胜出规则：优先比较 zxid（数据越新越好），如果 zxid 相同，则比较 myid（ID 越大越好）。

3. 选举流程

3.1 服务器启动时的选举

假设有 3 台机器 (Server 1, 2, 3)：

  1. Server 1 启动：投自己一票 (1, 0)。此时只有 1 票，不足半数，进入 LOOKING 状态。
  2. Server 2 启动：投自己一票 (2, 0)。Server 1 发现 Server 2 的 myid 更大，于是改投 Server 2。此时 Server 2 获得 2 票（过半），当选 Leader。
  3. Server 3 启动：发现已有 Leader，直接以 Follower 身份加入。

3.2 运行期间 Leader 宕机后的选举

假设 Server 2 (Leader) 宕机：

  1. 状态变更：Server 1 和 3 发现连接不上 Leader，将状态切换为 LOOKING。
  2. 发起投票：
    • Server 1 投自己 (1, 100)。
    • Server 3 投自己 (3, 99)（假设 Server 3 数据稍微旧一点）。
  3. PK 选票：
    • Server 3 收到 Server 1 的票，发现 Server 1 的 zxid (100) > 自己的 (99)。
    • Server 3 认可 Server 1 更适合做 Leader，改投 Server 1。
  4. 统计结果：Server 1 获得 2 票（过半），当选新 Leader。Server 3 成为 Follower。

4. 总结

面试官：讲一下 ZooKeeper 的选举机制。

候选人： ZooKeeper 的选举机制主要依赖 FastLeaderElection 算法。

核心思想是：优先选数据最新的节点（Zxid 最大），如果数据一样新，选服务器 ID 最大的节点。

选举流程分为两类：

  1. 启动时选举：节点启动后互相交换选票，只要某节点获得过半选票，即当选 Leader。通常是启动顺序靠后的节点更有优势（因为 ID 大），直到满足过半条件。
  2. 运行时选举：当 Leader 宕机，剩余节点进入 LOOKING 状态。它们会再次交换选票，通过比较 (zxid, myid) 选出拥有最新数据的节点作为新 Leader。

这种机制保证了新 Leader 一定拥有之前所有已提交的事务，从而保证数据不丢失。