Raft共识算法介绍

提要

共识算法就是一致性算法，目的是分布式场景下达成一致的方法。Raft共识算法就选择一个领导人leader来进行一致性裁决，leader的选举规则也是Raft算法的一部分。

Fabric2.0版本进行重大变革，支持的共识算法：

• Raft 默认，官方推荐

• Kafak 废弃，官方废弃。

• Solo 废弃，官方废弃。

Raft共识算法

Raft是在非拜占庭故障下达成共识的强一致协议。在区块链系统中，使用Raft实现记账共识的过程可以描述如下：首先选举一个leader，接着赋予leader完全的权利管理记账。leader从客户端接收记账请求，完成记账操作，生成区块，并复制到其他记账节点。有了leader简化了记账操作的管理。如果leader失效或与其他节点失去联系，这时，系统就会选出新的leader。
Raft基础

一个Raft集群通常包含5个服务器，允许系统有2个故障服务器。每个服务器处于3个状态之一：leader、follower或candidate。正常操作状态下，仅有一个leader，其他的服务器均为follower。follower是被动的，不会对自身发出的请求而是对来自leader和candidate的请求做出响应。leader处理所有的客户端请求（若客户端联系follower，则该follower将转发给leader)。candidate状态用来选举leader。

Raft阶段主要分为两个，首先是leader选举过程，然后在选举出来的leader基础上进行正常操作，比如日志复制、记账等。
leader选举

当follower在选举超时时间内未收到leader的心跳消息，则转换为candidate状态。为了避免选举冲突，这个超时时间是一个150~300ms之间的随机数。

一般而言，在Raft系统中：

1）任何一个服务器都可以成为一个候选者candidate，它向其他服务器follower发出要求选举自己的请求。
2）其他服务器同意了，发出OK。如果在这个过程中，有一个follower宕机，没有收到请求选举的要求，此时候选者可以自己选自己，只要达到 N / 2 + 1 N/2+1 N/2+1的大多数票，候选人还是可以成为leader。
3）这样这个候选者就成为了leader领导人，它可以向follower发出指令，比如进行记账。
4）以后可以通过心跳进行记账的通知。
5）一旦这个leader崩溃了，那么follower中有一个成为候选者，并发出邀票选举。
6）follower同意后，其成为leader，继续承担记账等指导工作。
在这里插入图片描述

记账过程

Raft的记账过程按以下步骤完成：
1）假设leader领导人已经选出，这时客户端发出增加一个日志的要求；
2）leader要求follower遵从他的指令，都将这个新的日志内容追加到他们各自日志中；
3）大多数follower服务器将交易记录写入账本后，确认追加成功，发出确认成功消息；
4）在下一个心跳中，leader会通知所有follower更新确认的项目。
对于每个新的交易记录，重复上述过程。

如果在这一过程中，发生了网络通信故障，使得leader不能访问大多数follower，那么leader只能正常更新它能访问的那些follower服务器。而大多数的服务器follower因为没有了leader，它们将重新选举一个候选者作为leader，然后这个leader作为代表与外界打交道，如果外界要求其添加新的交易记录，这个新的leader就按上述步骤通知大多数follower，如果这时网络故障修复了，那么原先的leader就变成follower，在失联阶段，这个老leader的任何更新都不能算确认，都回滚，接收新的leader的新更新。

————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「让我思考一下」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/s_lisheng/article/details/78022645