在Zookeeper集群服务中存在三种服务器角色，分别是Leader、Follower和Observer。下面我们就来看看在面试中经常被问到的关于Zookeeper如何选出Leader的问题。

启动时的Leader选择

默认情况下，在介绍Leader选举的时候约定Zookeeper集群至少有3台机器，这里我们就以最简单的三台机器为例来介绍。

在Zookeeper初始化阶段，当有一台机器server1启动的时候，由于只有它自己，所以无法完成Leader的选举，当第二台机器server2启动的时候，同样，按照规则这两台机器是可以进行相互之间的通信的，并且每台机器都需要找到一个Leader，所以已经就可以进行Leader的选择了。

第一步、每个server都会投出一个选票

在初始状态下，对于Server1和Server2两台机器来说，都会先给自己投一票，然后将自己作为Leader。这里所谓的票，其实包含的就是服务器的myid和ZXID。在初始化阶段，两台服务器都会先给自己投票，那么Server1得到的投票就是myid=1,ZXID=0，而Server2的投票就是myid=2，ZXID=0。然后两台机器会将这个投票发到集群中的其他机器。

第二步、接受来自其他服务器的投票

按照约定，集群中的每个服务器都会接收到来自其他服务器的投票信息。在接收到投票信息之后，需要判断选票是否有效，而选票是否有效的前提是需要确定是否是本轮投票，其次要确定是否是来自LOOKING状态的服务器。在确定了这两个条件之后，就可以认为是有效的选票。

第三步、处理投票

在接收到来自其他服务器的选票之后，会与自己的选票进行对比，对比条件如下

• 对比ZXID的大小，ZXID较大的服务器优先被选为Leader
• 如果ZXID相同，那么就需要比较myid，myid较大的服务器被选为Leader

按照Server1和Server2的选票来进行分析，对于Server1来说它自己的投票是1和0，它收到的其他服务器Server2的选票是2和0，这个时候对比ZXID发现是相同的都是0。

那么接下来就是对比myid了，发现Server1收到的Server2的myid要比自己的myid要大，那么Server1就会将自己的选票更新成2和0，这个时候，Server1就需要将这个选票重新发送出去，而对于Server2来讲，由于它的信息没有发生变化，所以，继续向集群中发送对应的投票信息即可。

第四步、投票统计

在每次投票之后，服务器就会统计投票信息，判断是否有超过一半的机器已经接收到了相同的投票信息。拿上面的Server1和Server2来说，统计之后会发现都得到了myid=2，ZXID=0的投票信息，这个时候说明在集群中已经有两台机器接受了这个投票信息，那么这个时候我们就需要对超过一半这个概念来进行一下理解了。

什么是超过一半，就是指接收到相同信息的机器数量大于或者等于总数量除以2再加一，也就是说当集群机器数量为3的时候，那么超过一半就是大于等于2，而集群数量为2的时候，那么还是大于等2。

通过上面的操作，对于Server1和Server2的集群来讲，其实已经确定了Server2就是集群的Leader节点。这个时候，如果启动了Server3节点，那么该节点自然而然的就成了Follower。

需要注意一旦集群确定了Leader节点，那么集群中的服务器就会更新自己的节点状态，如果是Follower则状态变更为FOLLOWING，如果是Leader那么状态就变成LEADERING。

运行过程中的Leader选择

假设有一个集群，存在三个节点Server1、Server2、Server3。并且这个时候Server2已经是Leader节点了。在正常情况下，这个集群的节点状态是不会发生变化了。也就是一旦成为Leader那么就会一直作为集群的Leader，只有Leader节点不发生变化，其他的任何节点发生变化都不会影响到Leader节点的状态。

但是不怕一万就怕万一，万一有一天Leader节点挂了，那么这个时候整个的集群都将无法向外提供服务了。这个时候就会进入到新一轮的Leader选举过程中。这个过程与启动时的选举过程是一致的。

第一步、状态变化

当Leader挂了之后，所有的非Observer节点都会将自己的状态调整为LOOKING，并且就开始进入到选择Leader的流程中。

第二步、每个Server都会发送一个选票

按照上面的分析，如果有三个节点，Server2挂了之后，就只有Server1和Server3两个节点了。并且Server1的节点投票为myid=1，ZXID=0。而Server3的节点投票为myid=3，ZXID=0。按照规则，Server3会被选举为Leader。

第三步、更新服务器状态

当选择出了Leader之后，与启动时的操作一样，服务器会更新对应的状态值。

总结

上面，我们介绍了关于Leader的选举的基本操作，Leader选举操作是Zookeeper的核心技术之一，也是保证Zookeeper能够支持分布式数据一致性的关键技术之一。在后续的分享中，笔者还会为大家介绍关于Zookeeper选主操作详细操作，敬请期待！