Zookeeper Server 的启动入口为 org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain。Zookeeper 的启动模式分为两种：一种为 standalone mode；另一种为 cluster mode。

Standalone 模式：当配置文件中仅配置了一台 server 时，Zookeeper 将以 standalone 模式启动，启动类为 ZooKeeperServerMain，此处不作详细分析。
Cluster 模式：当配置文件中配置了多台 server，构建 cluster，启动类为 QuorumPeer#start()。

public synchronized void start() {
        loadDataBase();
        cnxnFactory.start();
        startLeaderElection();
        super.start();
    }

清理 DataDir

在 Server 启动时，根据启动的配置参数启动一个 TimeTask 用于清理 DataDir 中的 snapshot 及对应的 transactionlog。由于 Zookeeper 的任何一个写操作都将在 transaction log 中留下记录，当写操作达到一定量或者一定时间间隔，Zookeeper 将 transaction log 合并为 snapshot。所以随着运行时间的增长生成的 transaction log 和 snapshot 将越来越多，所以定期清理是必要的。在 DatadirCleanupManager 中有两个参数：

snapRetainCount：清理后保留的 snapshot 的个数，该参数至少要大于 3。
purgeInterval：定期清理的时间间隔，以小时为单位。

// Start and schedule the the purge task
       DatadirCleanupManager purgeMgr = new DatadirCleanupManager(config
               .getDataDir(), config.getDataLogDir(), config
               .getSnapRetainCount(), config.getPurgeInterval());
       purgeMgr.start();

加载 ZKDatabase

1.从 snapshot 和 transaction log 中恢复 ZKDatabase，并将其载入内存。

1	zkDb.loadDataBase();

2.载入 currentEpoch 和 acceptedEpoch

首先要明白什么是 epoch，官方给出的解释是:

The zxid has two parts: the epoch and a counter. In our implementation the zxid is a 64-bit number. We use the high order 32-bits for the epoch and the low order 32-bits for the counter. Because it has two parts represent the zxid both as a number and as a pair of integers, (epoch, count). The epoch number represents a change in leadership. Each time a new leader comes into power it will have its own epoch number.

从 currentEpoch 文件中读取 current epoch；若 currentEpoch 文件不存在，Zookeeper 将从 lastProcessedZxid 中获取 epoch 作为 current epoch，写入 currentEpoch 文件。

try {
           	currentEpoch = readLongFromFile(CURRENT_EPOCH_FILENAME);
               if (epochOfZxid > currentEpoch && updating.exists()) {
                   LOG.info("{} found. The server was terminated after " +
                            "taking a snapshot but before updating current " +
                            "epoch. Setting current epoch to {}.",
                            UPDATING_EPOCH_FILENAME, epochOfZxid);
                   setCurrentEpoch(epochOfZxid);
                   if (!updating.delete()) {
                       throw new IOException("Failed to delete " +
                                             updating.toString());
                   }
               }
           } catch(FileNotFoundException e) {
           	// pick a reasonable epoch number
           	// this should only happen once when moving to a
           	// new code version
           	currentEpoch = epochOfZxid;
           	LOG.info(CURRENT_EPOCH_FILENAME
           	        + " not found! Creating with a reasonable default of {}. This should only happen when you are upgrading your installation",
           	        currentEpoch);
           	writeLongToFile(CURRENT_EPOCH_FILENAME, currentEpoch);
           }

同理，获取 accepted epoch。

try {
           	acceptedEpoch = readLongFromFile(ACCEPTED_EPOCH_FILENAME);
           } catch(FileNotFoundException e) {
           	// pick a reasonable epoch number
           	// this should only happen once when moving to a
           	// new code version
           	acceptedEpoch = epochOfZxid;
           	LOG.info(ACCEPTED_EPOCH_FILENAME
           	        + " not found! Creating with a reasonable default of {}. This should only happen when you are upgrading your installation",
           	        acceptedEpoch);
           	writeLongToFile(ACCEPTED_EPOCH_FILENAME, acceptedEpoch);
           }

启动 ServerCnxnFactory 线程

ServerCnxnFacotry 是管理 ServerCnxn 处理类的工厂,它负责对 connection 上数据处理的调度,以及 server 级别的一些处理,例如关闭指定 session 等。有关 ServerCnxnFactory 的实现类，可分为三种情况：

NIO 模式。这是 Zookeeper 默认的 ServerCnxnFactory 实现，其实现类为 NIOServerCnxnFactory。
Netty 模式。在 Zookeeper 3.4 以后引入了 Netty 作为 Server 端连接处理的可选实现。Netty 是一套非常高效的异步通信框架。可以通过 JVM 参数 zookeeper.serverCnxnFactory 进行配置。
自定义模型。Zookeeper 还支持自定类来实现通信，同样可以通过 JVM 参数 zookeeper.serverCnxnFactory 进行配置。

Static public ServerCnxnFactory createFactory() throws IOException {
        String serverCnxnFactoryName =
            System.getProperty(ZOOKEEPER_SERVER_CNXN_FACTORY);
        if (serverCnxnFactoryName == null) {
            serverCnxnFactoryName = NIOServerCnxnFactory.class.getName();
        }
        try {
            return (ServerCnxnFactory) Class.forName(serverCnxnFactoryName)
                                                .newInstance();
        } catch (Exception e) {
            IOException ioe = new IOException("Couldn't instantiate "
                    + serverCnxnFactoryName);
            ioe.initCause(e);
            throw ioe;
        }
    }

ServerCnxnFactory 的主要职责：

在单机模式下，引导完成 Zookeeper Server 的实例化。
异步接收 Client 的 IO 连接，并维护连接的 IO 操作，这是 ServerCnxnFactory 的核心功能。ServerCnxnFacotry 本身被设计成一个 Thread，在完成初始化工作之后，就开始启动自身线程，在线程 run 方法中，采用 NIO 的方式 Accept 客户端连接，创建一个 NIOServerCnxn 实例，此实例和普通的 NIO 设计思路一样，它持有当前连接的 Channel 句柄和 Buffer 队列，最终将此 NIOServerCnxn 放入 Factory 内部的一个 set 中，以便此后对链接信息进行查询和操作(比如关闭操作,IO 中 read 和 write 操作等)。

Leader 选举

Leader 的选举算法有三种：

LeaderElection：LeaderElection 采用的是 fast paxos 算法的一种简单实现，目前该算法在 3.4 以后已经建议弃用。
FastLeaderElection：FastLeaderElection 是标准的 fast paxos 的实现，这是目前 Zookeeper 默认的 Leader 选举算法。
AuthFastLeaderElection：AuthFastLeaderElection 算法同 FastLeaderElection 算法基本一致，只是在消息中加入了认证信息，该算法在最新的 Zookeeper 中也建议弃用。

Leader 选举算法分析详见：Zookeeper 源码分析-Zookeeper Leader 选举算法

QuorumPeer 启动

完成 DataDir，ZKDatabase 加载以及 Leader 选举动作后，QuorumPeer 完成初始化及启动工作。

参考资料

http://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.6/zookeeperInternals.html

http://shift-alt-ctrl.iteye.com/blog/1846507

异度部落格

Zookeeper源码分析-Zookeeper Server启动分析