Zookeeper是如何保证顺序一致性的

本文适用于对Zookeeper有必定了解且想要了解源码或正在了解源码的同窗，花费大约五分钟

前几天看了一个帖子，讲Zookeeper的顺序一致性，比划了一通数学解释，看的云山雾罩的，在此讲下本身对于顺序一致性的理解

Zookeeper常被用于分布式协调服务（即服务或元数据注册等场景，如Dubbo、Kafka：将生产者或元数据信息注册到Zookeeper集群上，以便分布式系统其余参与者及时看到，由于Zookeeper实现了相似Paxos的Zab协议，解决了分布式数据一致性问题）、分布式锁等用途

什么叫顺序一致性：

假设有一个Zookeeper集群（N>=3，N为奇数），那么只有一个Leader（经过FastLeaderElection选主策略选取），全部的写操做（客户端请求Leader或Follower的写操做）都由Leader统一处理，Follower虽然对外提供读写，但写操做会提交到Leader，由Leader和Follower共同保证同一个Follower请求的顺序性，Leader会为每一个请求生成一个zxid（高32位是epoch，用来标识leader选举周期，每次一个leader被选出来，都会有一个新的epoch，标识当前属于哪一个leader的统治时期，低32位用于递增计数）

针对同一个Follower A提交的写请求request一、request2，某些Follower虽然可能不能在请求提交成功后当即看到（也就是强一致性），但通过自身与Leader之间的同步后，这些Follower在看到这两个请求时，必定是先看到request1，而后再看到request2，两个请求之间不会乱序，即顺序一致性

Leader在处理第4步Follower的ack回复时，采用过半数响应即成功原则，也就是这时候有的Follower是尚未处理或者处理成功这个请求的

那么问题来了，怎么保证顺序一致性的呢？

• FollowerRequestProcessor为Follower的首个处理器，若是是写请求，先将请求写入commitprocessor的queuedRequests（方便后续commit时判断是否本Follower提交的写请求），而后转Leader
• Leader为每一个请求生成zxid，下发proposal给Follower，Follower会将请求写入到pendingTxns阻塞队列及txnLog中，而后发送ack给Leader

public void logRequest(TxnHeader hdr, Record txn) {
    Request request = new Request(hdr.getClientId(), hdr.getCxid(), hdr.getType(), hdr, txn, hdr.getZxid());
    if ((request.zxid & 0xffffffffL) != 0) {
        pendingTxns.add(request);
    }
    syncProcessor.processRequest(request);
}
复制代码

proposal这步是会发给全部的follower的（放到LearnerHandler的请求处理队列中，一个Follower一个LearnerHandler），以后Follower的ack就不必定全返回了

• ack过半，Leader发送commit请求给全部Follower，Follower对比commit request的zxid和前面提到的pendingTxns的zxid，不一致的话Follower退出，从新跟Leader同步

long firstElementZxid = pendingTxns.element().zxid;
if (firstElementZxid != zxid) {
    LOG.error("Committing zxid 0x" + Long.toHexString(zxid)
        + " but next pending txn 0x"
        + Long.toHexString(firstElementZxid));
    System.exit(12);
}
复制代码

• Follower处理commit请求，若是不是本Follower提交的写请求，直接调用FinalRequestProcessor作持久化，触发watches；若是是本Follower提交，则作一些特殊处理（主要针对客户端链接断开的场景），而后调用FinalRequestProcessor等后续处理流程
• FinalRequestProcessor作持久化，返回客户端

总之：Follower经过队列和zxid等顺序标识保证请求的顺序处理，一言不合就会退出或者从新同步Leader

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