zookeeper的核心是一个用来保证所有服务器同步的原子的消息系统。zookeeper所有来自客户端的写请求都会转发到一个单台的服务器上，也就是我们常说的leader。写请求完成之后，会通过原子的消息系统给所有的follower广播本次操作。

    保证，属性，和定义

被zookeeper使用的消息系统提供了如下保证：

可靠的传递

    给定的消息m，如果被一台服务器传递，m最终会被所有的服务传递。

    1、全序

    如果一台服务器先传递消息a，然后再传递消息b，那么所有服务器的传递顺序都是a先于b。如果a和b都是被传递的消息，那么不是a在b前面就是b在a前面。

    2、因果序

    如果消息b在消息a之后发送，同时a消息是被b的发送者发送，那么消息a一定会先于消息b被订购。如果一个发送者在发送b之后再发送c，那么c一定会在b之后订购。

    zookeeper的消息系统同样要求是高效的，可靠的，并且易于实现和维护。我们大量地使用了消息，所以需要系统每秒能够处理成千上万的请求。尽管我们可以要求至少k+1个合适的服务器发送新的消息，我们必须能够从像断电之类相关的事故中恢复。当我们实现这个系统的时候，我们有很少的时间和工程资源，所以我们需要有一个工程师可以访问而且易于实现的的协议。

    协议假设我们已经在服务器之间建立了点对点的，先进先出的通道。尽管相似的服务通常会假设消息传递可能会丢失或者再次订购，鉴于我们是用tcp进行通信，我们对先进先出通道的假设是非常实际的。确切的说，我们会依赖tcp如下的一些属性：

    1、顺序的传递

        数据的传输和数据的发送的顺序是一致的而且对于消息m，只有在m之前的发送的所有消息都传递之后，消息m才会被传递。可以推断出，如     果消息m丢失，那么在m之后的所有消息都会丢失。

    2、关闭之后没有消息

        先进先出的通道关闭之后，从这个通道不会获取到任何消息。

FLP（故障定位台）已经证明在异步的分布式系统中，如果可能发生错误，最终将不会获得一致性。为了确保在错误出现的时候可以获取到一致性，我们使用超时机制。然而，我们依赖时间解决存活问题而不是正确性，所以，如果超机制时停止工作（比如时钟故障），消息系统可能会宕机，但不会违反一致性保证。

当我们描述zookeeper的消息协议的时候，我们用到包，提议，和消息这三个概念。

    1、数据包

    通过先进先出的通道发送的字节序列

    2、提议

    协议单元，提议是通过和zookeeper的服务器交换数据包达成的。大多数提议都包含消息，但是NEW_LEADER提议是一个个例，它并不包含消息。

    3、消息

    会被原子广播到所有zookeeper服务器的字节序列。消息会被译成提议，在发送之前会达成一致。

    就像上面所描述的一样，zookeeper保证消息的全序，同时也保证提议的全序。zookeeper使用zxid（zookeeper事务id）去实现全序。所有的提议都会打上zxid标签这，当被提议的时候就会实际的反映出全序。提议被发送到zookeeper服务器，当这些服务告知已收到后，提议会被承认。如果提议包含消息，当提议被承认之后就会发送消息。告知已收到意味着服务会把提议持久化的存储。我们的quorums有这样的要求，任何一对quorum必须至少有一台相同的服务。我们通过要求所有的quorums至少有n/2 +1 个来确保这一点，这里n是指组成zookeeper服务的数目。

    zxid有两部分：epoch（时代，纪元）和一个计数器。在我们的实现中，zxid是一个64位的数字，用高32位表示epoch，用低32位表示计数器。因为有两部分表示zxid，zxid既可以用当作一个数字，也可以当做一对整数。epoch表示领导力的改变。每一次新的领导来的时候都会有它自己的epoch。我们有一个简单的算法给提议分配一个唯一的zxid：leader简单的增加xzid，就可以给每一个提议获取到唯一的zxid。领导力的激保证只有一个领导可以使用给定的epoch，所以这个简单的算法可以保证每一个提议都有一个唯一的ID。

zookeeper的消息发送由两个阶段组成

    1、领导激活

        在这个阶段领导简历正确的系统状态，并准备发起提议。

    2、活动消息传递

        在这个阶段领导接收要去提议的消息并且协调消息的传递。

    zookeeper是一个完整的协议。我们不需要关注个别的提议，只要把协议流看成一个整体就可以了。我们严格的顺序允许我们有效的这样做，并且极大的简化我们的协议。领导激活包含了全部的概念。只有当flfollowers和leader同步之后，并且有相同的状态时，leader才会被激活。这些状态是由所有的提议和跟随leader的的提议组成的，这些所有的提议是指leader认为已经被承认的提议。

领导激活    

    领导激活包括领导选举。现在在zookeeper中有两个领导选举的算法：LeaderElection 和LeaderElection。zookeeper消息不关心选举一个leader的具体方法，只要满足下面的条件即可：

     1、 leader看到了所有的followers的最高的zxid。

     2、 所有的quorum都承认追随领导。

这两个要求中的第一个，在followers中的的最高的zxid需要保证正确的操作。第二个要求