面试题：分布式系统中ZooKeeper如何实现数据的一致性

Question

在基于ZooKeeper的分布式协调服务里，ZooKeeper采用了何种机制来保证数据在多个节点间的一致性？请简要描述其原理。

Answer 1

ZooKeeper采用ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议来保证数据在多个节点间的一致性。其原理如下：

1. 领导者选举：
   • 当集群初始化或领导者崩溃时，ZooKeeper会进行领导者选举。每个节点都有一个唯一的ID和事务ID（ZXID），ZXID越大表示数据越新。
   • 节点会相互交换自己认为的领导者信息，最终选出ZXID最大的节点作为领导者。
2. 事务广播：
   • 客户端的写请求会被转发到领导者节点。
   • 领导者接收到写请求后，会为该事务分配一个全局唯一递增的ZXID，并将事务以Proposal的形式广播给所有的Follower节点。
   • Follower节点接收到Proposal后，会将其写入到本地的事务日志中，并向领导者发送ACK响应。
   • 当领导者收到超过半数Follower节点的ACK响应后，会向所有Follower节点发送Commit消息，通知它们提交该事务。
   • Follower节点收到Commit消息后，将事务应用到内存数据库中，从而保证所有节点的数据一致性。
3. 崩溃恢复：
   • 当领导者崩溃或与过半Follower失去联系时，集群进入恢复模式。
   • 剩余节点重新进行领导者选举，选出新的领导者。
   • 新领导者会从自身日志中获取最新的ZXID，并向其他节点发送Sync消息，让其他节点同步到最新的状态，之后集群重新进入正常工作状态。