raft协议

what：

　　raft是分布式的一致性协议（Consensus），其相对pasox更加简单。用来保障servers上副本一致性的一种算法。

　　一致性协议是为了确保容错性，也就是即使系统中有一两个服务器当机，也不会影响其处理过程

 

how：

　　确保一致性的核心思想：

　　　　采用选举机制，参选者需要说服大多数选民(服务器)投票给他，一旦选定（leader）后，其他的server就是（follower）跟随leader操作，从而确保分布式的一致性。

 

　　选leader：

　　　　参考如下图（也是follower状态转化图）：

　　　　　　

 

 　　　　　　Raft 的选主基于一种“心跳机制”。leader 会周期性的向所有节点发送心跳包来维持自己的权威。

　　　　　　第一步：准备选举自己　　　　　

　　　　　　　　刚启动时，所以的server节点都是follower身份(Step: starts up)。没有leader时，某个server节点和leader的心跳先超时，它就会从follower变为candidate，而发起选举(Step: times out, starts election)。（注意：为了各节点不同时变为candidate，在各节点的固定超时时间上某个范围内的随机数）。如下图：

                 

 

　　　　　　第二步：开始选举自己：

　　　　　　　　节点身份切换为 candidate，并将term加上1。然后它会向集群其它节点发送“请给自己投票”的消息(RequestVote RPC)。

                      

 

　　　　　　第三步：选择结果：

　　　　　　　　candidate会有3种结果，分别对应上面状态图的3条线。

　　　　　　　　1. 选举成功(Step: receives votes from majority of servers)：

　　　　　　　　

 

 

　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　2、选举失败(Step: discovers current leader or new term)：

　　　　　　　　　　Candidate 在等待投票回复的时候，收到其它自称是 leader 节点发送的心跳包，且term 不小于 candidate 当前的 term，那么 candidate 会承认这个 leader，并将身份切回 follower。term 比自己小，candidate 会拒绝这次请求并保持选举状态。

　　　　　　　　　　

 

 

　　　　　　 　　　　　　　　　　

　　　　　　　　3、选举超时(Step: times out, new election)：

　　　　　　　　　　多个 follower 同时成为 candidate，选票是可能被瓜分的，如果没有任何一个 candidate 能得到大多数节点的支持，那么每一个 candidate 都会超时。这里的“特殊处理”指的就是前文所述的随机化选举超时时间。此时 candidate 需要增加自己的 term，然后发起新一轮选举。

 

 

　　　　　　第四步、老leader更换：

　　　　　　　　即上面状态图的：discovers server with higher term。一段时间后老 leader 恢复了（如：网络故障、或者机器宕机恢复），收到了来自新leader 的心跳包，发现心跳中的 term 大于自己的 term，此时该节点会立刻切换为 follower 并跟随的新 leader。