请阐述Zookeeper是如何选取主leader的？
参考回答
ZooKeeper 使用 ZAB 协议（ZooKeeper Atomic Broadcast）来选举集群中的 Leader 节点。Leader 的选举是在集群初始化或现有 Leader 宕机时进行的。选举过程通过集群中的 多数投票机制（Quorum）来确保新选出的 Leader 是大多数节点一致同意的。
在选举过程中，所有节点（包括 Follower 和候选节点）会通过交换 ZXID（ZooKeeper Transaction ID） 来确定选举结果。最终，集群中的节点通过比对节点的事务 ID 来选出最新、最有效的 Leader。选举过程是一个自动化过程，当 Leader 节点宕机时，ZooKeeper 会自动进行选举，确保集群不会因为 Leader 故障而完全瘫痪。
详细讲解与拓展
- 选举触发条件
- Leader 启动时：ZooKeeper 集群在首次启动时，或者集群中的 Leader 节点发生故障并且不能恢复时，其他节点会通过选举机制来选出新的 Leader。
- Leader 故障时：当 Leader 节点宕机或无法与集群进行通信时，ZooKeeper 会通过选举机制重新选出一个新的 Leader。选举的过程是无缝的，集群中其他节点会自动开始选举，确保集群继续运行。
- 选举过程
ZooKeeper 选举过程的核心是 ZAB 协议，该协议保证了数据一致性，并帮助集群中的节点选举出一个 Leader：- 所有节点首先进入 候选状态（Candidate）。
- 每个节点在选举时会广播自己的 ZXID，这是一个自增的事务 ID，表示该节点已经完成了多少次数据更新。ZXID 越大，节点的数据更新越新，意味着该节点的日志更加先进。
- 节点通过比对 ZXID 来确定谁应该成为 Leader。ZXID 最大的节点会被选为 Leader。
- 如果多个节点的 ZXID 相同，节点会比较它们的 节点 ID（集群中每个节点有唯一的 ID），选择 ID 较小的节点作为 Leader。
- 多数投票机制（Quorum）
在 ZooKeeper 中，选举是基于 Quorum 机制进行的，要求大多数节点（超过半数）达成一致才能选出 Leader。- 假设集群中有 5 个节点，选举时需要至少 3 个节点确认才能选出 Leader。如果某个节点宕机或网络分区，ZooKeeper 会自动调整选举，确保集群仍然能够通过大多数节点选出 Leader。
举例：如果一个 5 节点集群中有 2 个节点宕机，剩余的 3 个节点中，必须有 2 个节点同意选举结果，才能决定新的 Leader。
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Leader 选举完成后的状态
- 一旦 Leader 被选举出来，所有写请求都必须通过 Leader 节点来处理。Leader 节点会将写请求的操作同步到集群中的其他节点（Followers）。
- Follower 节点会通过 ZAB 协议同步 Leader 节点的数据，确保集群中所有节点的数据一致性。
- Leader 宕机后的选举
- 当 Leader 节点宕机或不可用时，ZooKeeper 会自动发起新的选举过程，选举一个新的 Leader。选举完成后，集群恢复正常，新的 Leader 会继续处理写请求。
- 这个选举过程是透明的，客户端在此过程中不需要干预，ZooKeeper 集群仍然可以继续提供服务，直到选举完成。
总结
ZooKeeper 使用 ZAB 协议 和 多数投票机制 来选举集群中的 Leader 节点。选举通过比较节点的 ZXID 和节点 ID 来选出最新且有效的 Leader，确保集群能够稳定运行。选举机制可以在 Leader 节点启动时或故障时自动触发，保证了高可用性和容错性。