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选举角色

• 普通节点：初始化时，所有节点都是平等的，都是普通节点，并且都有成为主的权利。

• 主节点：主成功后，有且仅有一个节点成为主节点。

选举消息

• Election 消息，用于发起选举。
• Alive 消息，对 Election 消息的应答。
• Victory 消息，竞选成功的主节点向其他节点发送的宣誓主权的消息。

选举规则

前提： 集群中每个节点均知道其他节点的 ID

过程：

1. 集群中每个节点判断自己的 ID 是否为当前活着的节点中 ID 最大的，如果是，则直接向其他节点发送 Victory 消息，宣誓自己的主权；
2. 如果自己不是当前活着的节点中 ID 最大的，则向比自己 ID 大的所有节点发送 Election 消息，并等待其他节点的回复；
3. 若在给定的时间范围内，本节点没有收到其他节点回复的 Alive 消息，则认为自己成为主节点，并向其他节点发送 Victory 消息，宣誓自己成为主节点；若接收到来自比自己 ID 大的节点的 Alive 消息，则等待其他节点发送 Victory 消息；
4. 若本节点收到比自己 ID 小的节点发送的 Election 消息，则回复一个 Alive 消息，告知其他节点，我比你大，重新选举。

优缺点

优点：

1. 选举速度快、算法复杂度低、简单易实现。

缺点：

1. 需要每个节点有全局的节点信息，因此额外信息存储较多。
2. 任意一个比当前主节点 ID 大的新节点或节点故障后恢复加入集群的时候，都可能会触发重新选举，成为新的主节点，如果该节点频繁退出、加入集群，就会导致频繁切主。

选举角色

• Leader，即主节点，同一时刻只有一个 Leader，负责协调和管理其他节点
• Candidate，即候选者，每一个节点都可以成为 Candidate，节点在该角色下才可以被选为新的 Leader
• Follower，Leader 的跟随者，不可以发起选举。

选举消息

• 选举请求
• 选举应答

选举规则

1. 初始化时，所有节点均为 Follower 状态。
2. 开始选主时，所有节点的状态由 Follower 转化为 Candidate，并向其他节点发送选举请求。
3. 其他节点根据接收到的选举请求的先后顺序，回复是否同意成为主。这里需要注意的是，在每一轮选举中，一个节点只能投出一张票。
4. 若发起选举请求的节点获得超过一半的投票，则成为主节点，其状态转化为 Leader，其他节点的状态则由 Candidate 降为 Follower。Leader 节点与 Follower 节点之间会定期发送心跳包，以检测主节点是否活着。
5. 当 Leader 节点的任期到了，即发现其他服务器开始下一轮选主周期时，Leader 节点的状态由 Leader 降级为 Follower，进入新一轮选主。

优缺点

优点：

1. 选举速度快、算法复杂度低、易于实现
2. 当有新节点加入或节点故障恢复后，会触发选主，但不一定会真正切主，除非新节点或故障后恢复的节点获得投票数过半，才会导致切主。（比Bully稳定的地方）

缺点

1. 它要求系统内每个节点都可以相互通信，且需要获得过半的投票数才能选主成功，因此通信量大。

选举角色

• Leader，主节点
• Follower，跟随者节点
• Observer，观察者，无投票权。

选举状态

• Looking 状态，即选举状态。当节点处于该状态时，它会认为当前集群中没有 Leader，因此自己进入选举状态。
• Leading 状态，即领导者状态，表示已经选出主，且当前节点为 Leader。
• Following 状态，即跟随者状态，集群中已经选出主后，其他非主节点状态更新为 Following，表示对 Leader 的追随。
• Observing 状态，即观察者状态，表示当前节点为 Observer，持观望态度，没有投票权和选举权。

选举消息

• 选票信息

选举规则

前提：每个节点都有一个唯一的三元组 (server_id, server_zxID, epoch)

• server_id 表示本节点的唯一 ID
• server_zxID 表示本节点存放的数据 ID，数据 ID 越大表示数据越新，选举权重越大
• epoch 表示当前选取轮数，一般用逻辑时钟表示

原则：server_zxID 最大者成为 Leader；若 server_zxID 相同，则 server_id 最大者成为 Leader。

过程：

1. 第一步：当系统刚启动时，3 个服务器当前投票均为第一轮投票，即 epoch=1，且 zxID 均为 0。此时每个服务器都推选自己，并将选票信息 广播出去。
2. 第二步：根据判断规则，由于 3 个 Server 的 epoch、zxID 都相同，因此比较 server_id，较大者即为推选对象，因此 Server 1 和 Server 2 将 vote_id 改为 3，更新自己的投票箱并重新广播自己的投票。
3. 第三步：此时系统内所有服务器都推选了 Server 3，因此 Server 3 当选 Leader，处于 Leading 状态，向其他服务器发送心跳包并维护连接；Server1 和 Server2 处于 Following 状态。

优缺点

优点：

1. 性能高（？）
2. 稳定性比较好，当有新节点加入或节点故障恢复后，会触发选主，但不一定会真正切主，除非新节点或故障后恢复的节点数据 ID 和节点 ID 最大，且获得投票数过半，才会导致切主。

缺点：

1. 采用广播方式发送信息，若节点中有 n 个节点，每个节点同时广播，则集群中信息量为 n*(n-1) 个消息，容易出现广播风暴
2. 且除了投票，还增加了对比节点 ID 和数据 ID，这就意味着还需要知道所有节点的 ID 和数据 ID，所以选举时间相对较长。