分布式（六）—— raft算法

前

raft是paxos的简化，同样是有拜占庭问题演化而来。
http://thesecretlivesofdata.com/raft/ raft动画演示

角色介绍

将网络中的服务器看成节点。

leader（主）

所有的写操作都是通过主来控制的。

follower （从）

“从” 接收 “主” 的信息，并丰富自己的日志

candidate （候选人）

候选人阶段，是成为“主”或者“从”。

过程

注：“从”节点没有收到心跳包，或者leader没有收到半数回复，都会根据自身的超时时间进行等待。
注：每一轮选举中，每个节点只能投一票

选举

1. 刚开始还是在没有leader的阶段，所有的节点默认为follower，开始进行倒计时timeout。（timeout时间为150ms到300ms之间，随机分布）
2. 分歧一：有一个节点率先结束了timeout，成为了candidate（候选人），然后开始进行发起投票请求，请求别的节点认可成为leader。
3. 其他还没timeout的节点收到了投票请求，则会进行投票，返回给候选人。
4. 候选人收到半数以上的其他节点支持的时候，则会成为leader，其他的节点则会成为follower。
5. leader会在timeout结束前定时发送心跳包。
6. 分歧二：分歧一是只有一个节点率先结束，二则是有可能会有多个节点同时结束，然后对除了自己以为的节点发起投票。
7. 其他节点的票则会根据请求发送给最早的请求，之后的同一轮的投票则会进行拒绝。
8. 如果这时候选人节点都没有收到半数以上的投票，则会等待timeout的结束，开始下一轮的选举。
9. 下一轮的选举还是按照第一步的节奏，开始，直到有leader选举出来。

日志复制

正常环境下（网络没有被分区）

• client发送信息给leader
• leader接收到信息，并保存到log中，并标记状态是未提交。
• 之后发送同样的信息给follower们，followers接收到信息，保存在日志中，并标记 未提交，并返回确认给leader
• leader收到半数的followers的回复后，会将信息进行提交。并返回成功给client
• 再发送信息给followers，让他们对信息进行提交。

网络分区

• client发送给leader，leader标记未提交，再发送给followers。
• 但是follower的回复没有超过半数，则会返回失败给client
• 这时另外分区的节点，由于没有收到leader的心跳包，等待时间超过timeout后，则会进入候选人阶段，候选人则按照选举规则进行选举，选举出新的leader后，则会开始新的一轮日志复制。
• 当网络恢复的时候，一个分区内就产生了2个leader。这时的两个leader是不同轮的leader，新的leader 轮数是2，旧的leader 轮数是1，所以旧的leader收到了新leader的心跳包会检查轮数，发现自己已经过期，则会成为follower
• 之后会通过同步的方式将新leader中，自己没有保存的日志进行复制同步。