面试题：分布式系统中Zookeeper分布式领导选举流程的关键步骤有哪些

Question

请详细阐述Zookeeper在分布式领导选举过程中，从开始选举到确定领导者所经历的关键步骤，以及每个步骤涉及的主要操作和原理。

Answer 1

1. 初始化阶段

• 主要操作：每个节点启动时，会将自己推举为领导者，向集群中其他节点发送包含自己服务器ID（myid）、ZXID（事务ID，反映节点数据的新旧程度）等信息的投票。
• 原理：这是选举的起始点，每个节点都认为自己有资格成为领导者，通过发送初始投票开始选举流程。节点基于自身信息发起投票，希望获得其他节点认可。

2. 投票接收与比较阶段

• 主要操作：
  • 节点接收到其他节点的投票后，首先判断投票的有效性，如是否来自合法节点等。
  • 然后将接收到的投票和自己当前的投票进行比较。比较规则是先看ZXID，ZXID大的优先；若ZXID相同，则比较myid，myid大的优先。
  • 如果发现接收到的投票更优，节点会更新自己的投票，并向其他节点再次发送更新后的投票。
• 原理：通过比较投票信息，节点不断调整自己的推举对象，确保推举出数据最新且服务器ID合适的节点作为领导者，保证选举结果的合理性和一致性。

3. 统计与判断阶段

• 主要操作：
  • 每个节点在接收到其他节点的投票后，会统计投票情况。当一个节点接收到超过集群半数节点同意的投票（对于n个节点的集群，需收到(n/2 + 1)个相同投票）时，就进入判断阶段。
  • 判断该投票对应的节点是否是自己，如果是，则确定自己为领导者；如果不是，则确定该投票对应的节点为领导者。
• 原理：半数以上节点同意是达成共识的一种有效方式，通过这种方式能快速且稳定地确定领导者，避免出现多个领导者或选举结果不一致的情况，保证分布式系统的一致性和稳定性。

4. 选举完成阶段

• 主要操作：确定领导者后，领导者会向集群中其他节点发送确认信息，通知它们选举结果，其他节点接收到确认信息后，知晓领导者已确定，选举过程结束，集群进入正常工作状态。
• 原理：通过发送确认信息，让整个集群节点都明确领导者身份，从而使整个分布式系统可以基于该领导者进行后续的协调和数据管理等操作，确保系统有序运行。