Zookeeper是如何保证顺序一致性的

本文适用于对Zookeeper有一定了解且想要了解源码或正在了解源码的同学，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，在此讲下自己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，以便分布式系统其他参与者及时看到，因为Zookeeper实现了类似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（通过FastLeaderElection选主策略选取），所有的写操作（客户端请求Leader或Follower的写操作）都由Leader统一处理，Follower虽然对外提供读写，但写操作会提交到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request1、request2，某些Follower虽然可能不能在请求提交成功后立即看到（也就是强一致性），但经过自身与Leader之间的同步后，这些Follower在看到这两个请求时，一定是先看到request1，然后再看到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是还没有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，如果是写请求，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），然后转Leader
• Leader为每个请求生成zxid，下发proposal给Follower，Follower会将请求写入到pendingTxns阻塞队列及txnLog中，然后发送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);
    }

proposal这步是会发给所有的follower的（放到LearnerHandler的请求处理队列中，一个Follower一个LearnerHandler），之后Follower的ack就不一定全返回了

• ack过半，Leader发送commit请求给所有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，重新跟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);
        }

• Follower处理commit请求，如果不是本Follower提交的写请求，直接调用FinalRequestProcessor做持久化，触发watches；如果是本Follower提交，则做一些特殊处理（主要针对客户端session失效的场景），然后调用FinalRequestProcessor等后续处理流程
• FinalRequestProcessor做持久化，返回客户端

总之：Follower通过队列和zxid等顺序标识保证请求的顺序处理，一言不合就会重新同步Leader