MIT 6.5840 Raft Implementation(2B, Log Replication)

Raft实现思路+细节(2B)

任务分解

2B中最主要的任务就是进行日志的复制。Raft是一个强领导人的系统，这意味着所有的日志添加都是由领导人发起的，与之相类似的，还有很多其他的结论（它们都是比较显然的），读者可以自行证明。

我们可以这样地分解复制日志的过程

1. 我们首先需要完善Raft结构体的内容。

   

    

   我们对新加入的内容进行解释：

   • commitIndex:这代表了每一个Raft中最高的已经提交的日志下标，它表示对于这个下标以内的所有日志，我们都已经和领导达成共识。可以想象，它的更新是在收到RPC的时候完成的，因为如果领导人提交了某一条指令，且某个追随者有这条指令，那么就可以认为是达成共识的了，后续可以进行应用等操作。

   • lastApplied：这是一个紧跟commitIndex的成员，他指代的是每一个Raft中已经应用到状态机中的日志下标的最大值。我们会对每个Raft有一个轮询（至少我是这么实现的），如果lastApplied<commitIndex，那么就把这个区间内的所有指令应用到复制状态机上。

   • nextIndex（对于领导人）：这代表的是对于每个成员，下一组要发的指令的下标的最小值，可以想象它代表着领导人和每个成员在哪些日志上达成了一致，它的更新应该是在AppenEntriesRPC中实现的。

   • matchIndex（对于领导人）：这代表的是，对于每个成员，和领导人达成一致的下标的最大值（当然，你可以期待一般matchIndex=nextIndex-1）。我们通过它来决定要提交到哪一条指令（也即大部分人matchIndex的下界）。

2. 经过上层服务器的多次尝试，我们终于在领导人这里加了一条日志：我们需要完成Start()函数，它的参数为一条指令（一个空的interface），返回的是这条指令在领导人这边的日志编号，领导人的任期，和这个人是否是领导人。同时，在Start函数中我们也要显式地向每一个追随者发一条心跳（其实就是AppendEntriesRpc).

3. 类似于MakeElection函数，我们需要完成launchAppendEnries()这一函数，并处理回复信息。

4. 我们需要完成AppendEntries()函数，在里面完成RPCHandler的功能。

5. 我们需要完成上文中提到的轮询，对每一个Raft开一个Go程来检查要不要提交某一些指令，如果是的话，那就加到applyCh内（这个applyCh也需要自己完成）。

实现细节

1. 在Start中，我们需要：

   • 增加log

   • 改变lastLogIndex, lastLogTerm

   • 开Go程来发送信息：go rf.launchAppendEntries(peerId)

2. 我们首先需要发送AppendEntriesArgs，然后需要考虑AppendEntriesReply，具体来说：

   • 需要遵循Rules For All Servers，如果自己的任期变大，不需要处理；如果Reply的任期更高，变成追随者......（建议参考raft-extended）

   • 如果回复显示成功，那么把nextIndex, matchIndex都增加，并考察commitIndex是否也可以增加（看看是不是有一半的matchIndex）都超过了某一个值

   • 如果回复显示失败，我们就把nextIndex[peerId]减少一，来向下匹配。（在后文中我们会看到对于这一点的明显优化）

3. 这是2B中的核心内容，我们在这里考察论文中的图示：

   

    

4. 这个比较简单，只要知道“信道”是啥基本就可以了。

注意事项

• 在上面这张图中，Reply false的意思是直接返回。

• 这里第三条的conflicts with的实现需要细细思考。如果接收者的日志中的每一条都是正确的，那么不需要截断（我到2C才发现这个）

• 对于Rules For All Server而言，如果变成Follower，不需要返回。这一点上的处理是和2A一致的。

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