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Raft协议

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Raft是分布式一致性协议之一。维护多个server之间的一致性。
每个server都以Follower角色启动,根据不同条件切换为不同角色。

Follower

Leader与Follower组成主从关系。
一般情况下,Follower复制Leader的日志Log到本地即执行Leader的AppendEntries请求(当没有具体LogEntry时为心跳请求,用于维系主从关系)。
当因为网络原因或其他原因收不到Leader的AppendEntries请求时,Follower切换为Candidate。

Candidate

server在Candidate角色时发起Leader Election。
在等待随机时长后更新任期 currentTerm += 1,将voteFor指向自己,向其他server广播RequestVote请求。当收到超过半数server的支持后,server转变为Leader角色。 等待随机时长的原因:

  • 在最坏情况下,每个server同时发现丢失Leader角色,发起新一轮Leader Election,出现多Leader的情况。引入随机等待时长,将发起选举时间分散开,第一个满足条件的server成为Leader。

Leader

server在Leader角色时负责处理Client的请求,发起并控制Follower角色server的日志Log,接收client的更新请求进行本地处理后再同步到其他副本。

Leader Election

  1. Follower角色的currentTerm += 1, voteFor指向自己,重置选举计时器
  2. 广播投票请求,根据结果处理:
    • 如果获得半数以上赞成票则切换为Leader角色。如果接收RPC请求的server发现currentTerm落后于请求中的term,则切换为Follower角色;如果接收RPC请求的server发现currentTerm比请求中的term更新,说明RPC请求过时,无视~
    • 如果Candidate角色server在等待投票时,收到了>=currentTerm且不同LeaderId的AppendEntriesRPC时,将自己切换为Follower角色,并更新currentTerm
    • 没有选出主。Split vote时,选举计时器超时,更新currentTerm,重新发起一轮投票进行Leader Election

Log Replication

Leader角色server将client发来的请求作为Log Entry追加到本地logs,向其他server广播AppendEntries请求。
当Leader角色server确定一个Log Entry被safely replicated时(majority将该命令写入本地log),就apply这条Log Entry到状态机中,然后返回结果给客户端。
如果某个Follower宕机或运行很慢或网络故障,则会持续发送AppendEntries直到该Follower的日志与Leader一致。
当一条日志committed了,Leader才将它应用到状态机中。Raft保证了该日志已经持久化且会被所有的节点执行。