(8) leader选举和源码分析

Leader 选举会分两个过程:启动的时候的leader选举、 leader崩溃的时候的的选举

1.服务器启动时的 leader 选举

每个节点启动的时候状态都是 LOOKING，处于观望状态，接下来就开始进行选主流程进行 Leader 选举，至少需要两台机器，我们选取 3 台机器组成的服务器集群为例。在集群初始化阶段，当有一台服务器 Server1 启动时，它本身是无法进行和完成 Leader 选举，当第二台服务器 Server2 启动时，这个时候两台机器可以相互通信，每台机器都试图找到 Leader，于是进入 Leader 选举过程。选举过程如下:

(1) 每个 Server 发出一个投票。
由于是初始情况，Server1和 Server2 都会将自己作为 Leader 服务器来进行投票，每次投票会包含所推举的服务器的 myid 和 ZXID、epoch，使用(myid, ZXID,epoch)来表示，此时 Server1的投票为(1, 0)，Server2 的投票为(2, 0)，然后各自将这个投票发给集群中其他机器。

(2) 接受来自各个服务器的投票。
集群的每个服务器收到投票后，首先判断该投票的有效性，如检查是否是本轮投票（epoch）、是否来自LOOKING状态的服务器。

(3) 处理投票。
针对每一个投票，服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行 PK，PK 规则如下:

• 优先检查 ZXID。ZXID 比较大的服务器优先作为Leader
• 如果 ZXID 相同，那么就比较 myid。myid 较大的服务器作为 Leader 服务器。
  对于 Server1 而言，它的投票是(1, 0)，接收 Server2的投票为(2, 0)，首先会比较两者的 ZXID，均为 0，再比较 myid，此时 Server2 的 myid 最大，于是更新自己的投票为(2, 0)，然后重新投票，对于 Server2 而言，它不需要更新自己的投票，只是再次向集群中所有机器发出上一次投票信息即可。

(4) 统计投票。
每次投票后，服务器都会统计投票信息，判断是否已经有过半机器接受到相同的投票信息，对于 Server1、Server2 而言，都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)的投票信息，此时便认为已经选出了 Leader。

(5) 改变服务器状态。
一旦确定了 Leader，每个服务器就会更新自己的状态，如果是 Follower，那么就变更为FOLLOWING，如果是 Leader，就变更为 LEADING。

2.运行过程中的 leader 选举

当集群中的 leader 服务器出现宕机或者不可用的情况时，那么整个集群将无法对外提供服务，而是进入新一轮的Leader 选举，服务器运行期间的 Leader 选举和启动时期的 Leader 选举基本过程是一致的。

(1) 变更状态。
Leader 挂后，余下的非 Observer 服务器都会将自己的服务器状态变更为 LOOKING，然后开进入 Leader 选举过程。

(2) 每个 Server 会发出一个投票。
在运行期间，每个服务器上的 ZXID 可能不同，此时假定 Server1 的 ZXID 为123，Server3的ZXID为122；在第一轮投票中，Server1和 Server3 都会投自己，产生投票(1, 123)，(3, 122)，然后各自将投票发送给集群中所有机器。

(3.)接收来自各个服务器的投票。
与启动时过程相同。

(4) 处理投票。
与启动时过程相同，此时，Server1 将会成为 Leader。

(5) 统计投票。
与启动时过程相同。

(6) 改变服务器的状态。
与启动时过程相同

3.leader选举中的源码分析

可以参考这篇博客： https://www.cnblogs.com/leesf456/p/6508185.html

可以从下面的代码看出投票的比较机制是什么，显示比较Epoch然后zxid在然后是id

protected boolean totalOrderPredicate(long newId, long newZxid, long newEpoch, long curId, long curZxid, long curEpoch) {
        LOG.debug("id: " + newId + ", proposed id: " + curId + ", zxid: 0x" +
                Long.toHexString(newZxid) + ", proposed zxid: 0x" + Long.toHexString(curZxid));
        if(self.getQuorumVerifier().getWeight(newId) == 0){ // 使用计票器判断当前服务器的权重是否为0
            return false;
        }
        
        /*
         * We return true if one of the following three cases hold:
         * 1- New epoch is higher
         * 2- New epoch is the same as current epoch, but new zxid is higher
         * 3- New epoch is the same as current epoch, new zxid is the same
         *  as current zxid, but server id is higher.
         */
        // 1. 判断消息里的epoch是不是比当前的大，如果大则消息中id对应的服务器就是leader
        // 2. 如果epoch相等则判断zxid，如果消息里的zxid大，则消息中id对应的服务器就是leader
        // 3. 如果前面两个都相等那就比较服务器id，如果大，则其就是leader
        return ((newEpoch > curEpoch) ||
                ((newEpoch == curEpoch) &&
                ((newZxid > curZxid) || ((newZxid == curZxid) && (newId > curId)))));
    }