paoxs算法

Paxos算法，读作[ˈpæksoʊs]，是基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法，是目前公认的解决分布式一致性问题最有效的算法之一
Paxos算法的通俗理解
- 假设有十个人要去旅游，目的地有成都和拉萨两个地点。为了统一目的地，简单的方法可以拉个微信群组聊天，大家投票，按少数服从多数的原则。但是在Paxos算法里，觉得微信平台不可靠，它挂了怎么办？Paxos的原则是容错性一定要很强，所以paxos采取相互发短信
- 找另外三个人当中介人（也可从十个人中选，也不局限三个中介），十个人给他们发短信，中介者之间可以不通信
申请阶段：每个人的短信都会带一个发送时间，中介只会和最新短信的提议者交流，而且只能和一个人交流。每个人疯狂向中介发短信，希望获得沟通权
沟通阶段：如果获得半数的中介者沟通权。提议者则会给这些中介提议自己希望的旅游地（例如成都）。而收到的结果有三种；
- Ａ: 超过半数的中介者同意，收东西去成都；
- Ｂ: 至少有一个中介者决定了旅游地（不一定是成都，可能是其他提议者和中介商定的拉萨），那先看看是否超过半数的旅游地，如果没有，则下次顶最近时间选择出的旅游地
- Ｃ: 失去沟通权，再继续发短信。。。。。。
Paxos的一致性，是为了解决冗余副本的一致性，和关系型数据库中ACID的一致性说的不是一个东西

Raft算法

由于Paxos难以理解，也难以实现。于是有了新的共识算法。Raft，读音[rɑːft]，有三种角色
- Leader: 处理所有客户端交互，日志复制等，同一时刻只有一个有效的Leader
- Follower: 类似选民，完全被动
- Candidate候选人: 可以被选为一个新的领导人

选举阶段

一开始任何一个服务器都是Follwer，它们内置一个倒计时，当倒计时结束时变成Candidate，向其他follwers发出要求选举自己的请求
此时有三个状态
- A:超过半数follwers追随，成为新的leader
- B:存在竞争者,且有超过半数追随者，放弃竞选，成为其follwer
- C:存在竞争者,大家半斤八两。Candidate则在下个竞选周期term再次发起竞选，此时也有内置一个倒计时，谁先倒计时结束快，谁则先成为抢占半数follwer的leader(注意：前一轮成为别人的follwer不能在竞选了)

日志复制阶段

１：Leader领导人已经选出，客户端发出增加一个日志的要求，比如日志是”hello”
２：Leader要求Followe遵从他的指令，都将这个新的日志内容追加到他们各自日志中
３：大多数follower服务器将日志写入磁盘文件后，确认追加成功，发出Commited Ok
４：在下一个心跳heartbeat中，Leader会通知所有Follwer更新commited 项目
如果在这一过程中，发生了网络分区或者网络通信故障。使得Leader不能访问大多数Follwers了，而follwers重新选举新的Leade对外提供服务。在恢复网络时，旧的leader会成为拥有多数follwer的新Leader的follwer。故障期间的commit回滚。

详细可查看我之前写的这篇文章：Raft算法详解

zab算法

ZXID

协议的事务编号 Zxid 设计中， Zxid 是一个 64位的数字

其中低 32 位是一个简单的单调递增的计数器，针对客户端每一个事务请求，计数器加 1
而高 32 位则代表 Leader 周期 epoch 的编号，每个当选产生一个新的 Leader 服务器，就会从这个 Leader 服务器上取出其本地日志中的最大事务 ZXID ,并从中读取 epoch 值，然后加 1 ，以此作为新的 epoch。而低 32 位计数器则从 0 开始重新计数

崩溃恢复模式（选举）

集群初始化或者Leader失去连接时，节点（任意节点）发起选主，然后集群其他节点会为发起选主的节点进行投票。
节点B判断确定A可以成为Leader，那么节点B就投票给节点A，判断的依据是：election epoch(A) > election epoch (B) || zxid(A) > zxid(B) || sid(A) > sid(B)。并更新自己的投票为B投票。
sid是服务ID，人为配置的。

消息广播模式

Leader将客户端的request转化成一个Proposal（提议）。
Leader为每一个Follower准备了一个FIFO队列，并把Proposal发送到队列上。
Leader若收到follower的半数以上ACK反馈。
Leader向所有的follower发送commit图片。

一些细节

Leader在收到客户端请求之后，会将这个请求封装成一个事务，并给这个事务分配一个全局递增的唯一ID，称为事务ID（ZXID），ZAB协议需要保证事务的顺序，因此必须将每一个事务按照ZXID进行先后排序然后处理。
在Leader和Follwer之间还有一个消息队列，用来解耦他们之间的耦合，解除同步阻塞。
zookeeper集群中为保证任何所有进程能够有序的顺序执行，只能是 Leader 服务器接受写请求，即使是 Follower 服务器接受到客户端的请求，也会转发到 Leader 服务器进行处理。