zookeeper服务端

Zookeeper服务器的启动过程，大致可以分为以下五个步骤

1.配置文件解析。

2.初始化数据管理器。

3.初始化网络IO管理器。

4.数据恢复。

5.对外服务。

单机版服务器启动

1.预启动

1.1 统一由QuorumPeeroMain作为启动类。无论单机或集群，在zkServer.cmd和zkServer.sh中都配置了QuorumPeerMain作为启动入口类。

1.2 解析配置文件zoo.cfg。zoo.cfg配置运行时的基本参数，如tickTime、dataDir、clientPort等参数。

1.3 创建并启动历史文件清理器DatadirCleanupManager。对事务日志和快照文件进行定时清理。

1.4 判断当前是集群模式还是单机模式。若是单机模式，则委托给ZookeeperServerMain进程启动。

1.5 再次进行配置文件zoo.cfg的解析。

1.6 创建服务器实例ZooKeeperServer。Zookeeper服务器首先会进行服务器实例的创建，然后对该服务器实例进行初始化，包括连接器、内存数据库、请求处理器等组件的初始化。

2.初始化

2.1 创建服务器统计器ServerStats。

2.2 创建Zookeeper数据管理器FileTxnSnapLog，FileTxnSnapLog是Zookeeper上层服务器和底层数据存储之间的对接层，提供了一系列操作数据文件的接口，如事务日志文件和快照数据文件。Zookeeper根据zoo.cfg文件中解析出的快照数据目录dataDir和事务日志目录dataLogDir来创建FileTxnSnapLog。

2.3 设置服务器tickTime和会话超时时暗限制。

2.4 创建ServerCnxnFactory。通过配置系统属性zookeeper.serverCnxnFactory来指定使用Zookeeper自己实现的NIO还是使用Netty框架作为Zookeeper服务端网络连接工厂。

2.5 初始化ServerCnxnFactory。Zookeeper会初始化Thread作为ServerCnxnFactory的主线程，然后再初始化NIO服务器。

2.6 启动ServerCnxnFactory主线程。进入Thread的run方法，此时服务端还不能处理客户端请求。

2.7 恢复本地数据。启动时，需要从本地快照数据文件和事务日志文件进行数据恢复。

2.8 创建并启动会话管理器。Zookeeper会创建会话管理器SessionTracker进行会话管理。

2.9 初始化Zookeeper的请求处理链。Zookeeper请求处理方式为责任链模式的实现。会有多个请求处理器依次处理一个客户请求，在服务器启动时，会将这些请求处理器串联成一个请求处理链。

2.10 注册JMX服务。Zookeeper会将服务器运行时的一些信息以JMX的方式暴露给外部。

2.11 注册Zookeeper服务器实例。将Zookeeper服务器实例注册给ServerCnxnFactory，之后Zookeeper就可以对外供服务。

集群服务器启动

1.预启动

1.1  统一由QuorumPeerMain作为启动类

1.2 解析配置文件zoo.cfg

1.3 创建并启动历史文件清理器DatadirCleanupFactory.

1.4 判断当前是集群模式还是单机模式的启动。在集群模式下，在zoo.cfg文件中配置了多个服务器地址，可以选择集群启动。

2.初始化

2.1创建ServerCnxnFactory

2.2 初始化ServerCnxnFactory

2.3 创建Zookeeper数据管理器FileTxnSnapLog

2.4 创建QuorumPeer实例。Quorum是集群模式下持有的对象，是Zookeeper服务器实例（ZooKeeperServer）的托管者，QuorumPeer代表了集群中的一台机器，在运行期间，QuorumPeer会不断检测当前服务器实例的运行状态，同时根据情况发起leader选举。

2.5 创建内存数据库ZKDatabase。ZKDatabase负责管理Zookeeper的所有会知记录以及DataTree和事务日志的存储。

2.6 初始化QuorumPeer。将核心组件如FileTxnSnapLog ServerCnxnFactory ZKDatabase注册到QuorumPeer中，同时配置QuorumPeer的参数，如服务器列表地址、Leader选举算法和会话超时时间限制等。

2.7 恢复本地数据

2.8 启动ServerCnxnFactory主线程。

3.Leader选举

3.1初始化Leader选举。集群模式特有，Zookeeper首先会根据自身的服务器ID（SID）、最新的ZXID（lastLoggedZxid）和当前的服务器epoch（currenEpoch）来生成一个初始化投票，在初始化过程中，每个服务器都会给自己投票。然后，根据zoo.cfg的配置，创建相应Leader选举算法实现，Zookeeper提供三种默认算法（LeaderElection, AuthFastLeaderElection, FastLeaderElection），可通过zoo.cfg中的electionAlg属性来指定，但现只支持FastLeaderElection选举算法。在初始化阶段，Zookeeper会创建Leader选举所需的网络IO层QuorumCnxManager，同时启动对Leader选举端口的监听，等待集群中其他服务器创建连接。

3.2注册JMX服务

3.3 检测当前服务器状态。运行期间，QuorumPeer会不断检测当前服务器状态。在正常情况下，Zookeeper服务器的状态在Looking, leading, following, observing之间进行切换。在启动阶段，quorumpeer的初始状态是looking，因此开始进行leader选举。

3.4 leader选举。通过投票确定leader，其余机器称为follower和observer。

4. leader和follower启动期交互过程

4.1 创建leader服务器和follower服务器。完成leader选举后，每个服务器会根据自己服务器的角色创建相应的服务器实例，并进入各自角色的主流程。

4.2 leader服务器启动follower接收器learnerCnxAcceptor。运行期间，leader服务器需要和所有其余的服务器（统称为learner）保持连接以确集群的机器存活情况，LearnerCnxAcceptor负责接收所有非leader服务器的连接请求。

4.3 leader服务器开始和leader建立连接。所有learner会找到leader服务器，并与其建立连接。

4.4Leader服务器创建LearnerHandler。Leader接收到来自其他机器连接创建请求后，会创建一个Learnerhandler实例，每个learnerHandler实例都对应一个Leader与Learner服务器之间的连接，其负责leader和Learner服务器之间几乎所有的消息通信和数据同步。

4.5 向leader注册。learner完成和leader的连接后，会向leader进行注册，即将learner服务器的基本信息，发送给leader服务器。

4.6leader解析learner信息，计算新 的epoch，leader接收到learner服务器基本信息后，会解析出learner的sid和zxid，然后根据zxid解析出对应的epoch_of_learner，并和当前leader服务器的epoch_of_leader进行比较，如果该learner的epoch_of_learner更大，则更新leader的epoch_of_leader=epoch_of_learner+1。然后learnHandler进行等待，直到过半learner已经向leader进行注册，同时更新epoch_of_leader后，leader就可以确定当前集群的epoch了。

4.7 发送leader状态。计算出新的epoch后，leader会将该信息以一个leaderinfo消息的形式发送给learner，并等待learner的响应。

4.8 learner发送ack消息。learner接收到leaderinfo后，会解析出epoch和zxid，然后向leader反馈一个ackepoch响应。

4.9 数据同步。leader收到learner的ackepoch后，即可进行数据同步。

4.10 启动leader和learner服务，当有过半learner已完成数据同步，那么leader和learner服务实例就可以启动了。

5.leader和follower启动

5.1 创建启动会话管理器。

5.2 初始化zookeeper请求处理链，集群模式的每个处理器也会在启动阶段串联请求处理链。

5.3 注册JMX服务。