一、数据一致性
1、背景
随着业务的不断增大，单点系统不足以支撑业务的不断壮大，此时就引出了分布式服务，分布式服务就是把原本的单点系统进行拆分，拆分又分为水平拆分和垂直拆分，水平拆分按照分层模式来拆分，比如表示层和业务逻辑层进行拆分，分别部署到不同的机器上，每一层还可以进行集群搭建，垂直拆分就是把一个系统进行模块化拆分，比如电商系统中的用户模块、购物车模块、订单模块等，每个模块单独部署，所以通过服务拆分，集群部署等多种技术提高了原来系统的可用性。
在分布式环境中节点故障、网络的不可靠性等因素，给构建高性能、高可用的分布式系统带来了挑战。尤其是数据一致性，在集群服务中如果客户端对某个节点值进行了修改，此时因为一些原因导致进群中部分节点值没有同步修改，此时另一个客户端读取到了没有被同步修改的节点的值，这就导致数据的不一致性。
2、算法
为了解决一致性问题，出现了很多经典的算法（2PC，3PC，paxos算法等）
2PC：又称为二阶提交协议，准备阶段和提交阶段，其中涉及到参与者和协调者两个概念，准备阶段，协调者向所有参与者发送准备消息，参与者收到消息后执行本地事务（或直接返回失败），但不提交，然后向协调者返回成功或者失败，如果协调者收到了参与者的失败消息（或者超时），则给每个参与者发送回滚信息，否则提交，参与者根据协调者信息，执行提交或者回滚操作，释放资源。试想，如果协调者在向参与者发送提交信息的时候，此时部分机器收到了提交操作，其余的因为网络原因没有收到当前提交操作，那么此时集群中就会存在数据的不一致性。
3PC：又称为三阶提交协议，这是对2PC的一个改进，3PC中引入了超时机制，以及在准备阶段和提交阶段中插入了一个新的阶段。也就是can、pre、do。can阶段，和2PC类似，协调者向参与者发送提交请求，询问当前参与者是否可以执行提交操作。当参与者都返回成功，进入到pre阶段，否则协调者向参与者发送中断请求，pre阶段，协调者向参与者发送预提交请求，参与者接收到预提交请求后，执行本地事务，但不提交，反馈给协调者，协调者收到失败或者超时，向参与者发送中断请求，否则发送提交请求，进入do阶段。在do阶段中，参与者如果没有收到协调者的响应信息，那么会执行提交或者回滚操作，如果参与者收到了pre信息，表名当前所有节点已经可以提交，所以参与者在do阶段没有收到协调者的信息也可以相信当前是可以提交的。在do阶段，部分参与者如果不能接收到协调者中断响应，那么执行了提交操作，其它则执行了回滚操作，这样也会存在数据不一致问题。
Paxos：Paxos算法是就分布式系统中的某个值达成一致意见，Paxos算法中有三种角色，Proposer、Acceptor、Learners，Proposer发起提案、Acceptor负责对该提案进行表决（过半同意），当Acceptor同意了该提案，表示当前值被选定，Acceptor就会告诉Learners当前值被选定并保存当前值，Learners不做表决一般只保存表决结果，也就表明当前值是被系统选定认可的。就不进行算法的具体展开。
二、ZAB协议
ZAB全称Zookeeper Atomic Broadcast（ZooKeeper 原子广播），ZooKeeper通过ZAB协议来实现一致性，以及支持崩溃恢复和原子广播，ZooKeeper集群中有三种角色Leader、Follower、Observer，其中Follower和Observer又统称为Learner。
1、 Leader：集群中只有一个，负责处理写请求，Follower收到的写请求会转发给Leader，Leader再发起投票，过半同意、再通知Follower写入当前请求，当集群崩溃时，负责恢复数据，并同步数据到Follower，保持与Learner心跳检测；
2、 Follower：转发写请求给Leader，当Leader崩溃之后，重新投票选举Leader，处理读请求，保持与Leader心跳检测；
3、 Observer：不参与投票，转发写请求给Leader，同步来自Leader中的数据，目的是为了提高读性能；
客户端会随机向集群中的某个节点发起请求，读请求直接返回，写请求且当前节点不是Leader节点，则会向Leader节点提交事务，Leader收到后，会广播当前事务到Observer节点，只有超过半数的节点通过，则该写入才会成功。
ZooKeeper中只有一个Leader节点，当Leader节点崩溃之后，整个集群没法处理写请求，此时需要快速选举新的Leader节点，当新的Leader产生之后如何保证数据的一致性，这些都是需要ZAB协议的支持。
ZAB协议中有两种模式，奔溃恢复和原子广播。
奔溃恢复：也就是Leader选举，ZooKeeper采用FastLeaderElection算法进行快速的Leader选举过程，Leader选举，会保证选举产生的新Leader中的数据是最新数据。
原子广播：当Leader选举完成，所有Follower与Leader完成了状态同步，那么就进入了原子广播，当客户端发起写请求，Leader会生成一个事务提案，并发送给所有的Follower机器，Follower收到提案就会写入当前日志，但不提交并响应给Leader，Leader收到过半同意之后，发送commit命令，Follower收到之后提交当前的事务。
三、总结
本文只是简单介绍了ZAB协议，具体怎么实现以及具体实现逻辑我们将从源码的角度去做分析。
以上，有任何不对的地方，请留言指正，敬请谅解。