raft算法

Raft算法的设计目标是易于理解且易于实现，同时保持高效和可靠性。以下是Raft算法的核心概念和流程：

核心概念

1. 领导者（Leader）- 跟随者（Follower）- 候选人（Candidate）:

   • 领导者负责管理复制日志、处理客户端请求，并将日志条目复制到跟随者。
   • 跟随者接收来自领导者的日志条目和心跳消息，响应投票请求。
   • 候选人是在没有收到领导者心跳时，转换状态以发起选举的角色。

2. 任期（Term）:

   • Raft使用任期的概念来保证日志的一致性，每个任期都会选举一个新的领导者。
   • 任期号是一个单调递增的数字，每次选举开始时都会加一。

3. 日志条目(Log Entry):

   • 包含状态机执行的操作命令，以及每个条目的任期号，保证日志的线性一致性。

核心流程

1. 选举过程:

   • 超时转化：跟随者如果在一段时间内未收到领导者的任何消息，会变为候选人并开始新的选举。
   • 请求投票：候选人向其他节点发送请求投票的消息，包含自己的任期号和ID。
   • 投票决策：跟随者接收到投票请求后，若请求任期号大于当前已知的最大任期号，或自己尚未投票给该任期的其他候选人，则同意投票。
   • 成为领导者：如果候选人获得大多数节点的投票，则成为领导者，并通知其他节点其领导地位。

2. 日志复制:

   • 领导者接收到客户端的请求后，将请求转化为新的日志条目，附加到自己的日志中，然后并行地将日志条目复制给所有跟随者。
   • 跟随者接收到日志条目后，如果发现自己的日志落后，则需要删除冲突的日志条目并追加新的日志。
   • 当领导者收到大多数跟随者确认（心跳响应中携带的日志匹配信息），则认为该日志条目已提交，可以安全地应用于状态机。

3. 安全性保证:

   • 领导者完全一致：领导者只会在任期开始时被选举产生，且其日志是最新的，确保了所有跟随者的数据一致性。
   • 日志匹配：通过日志匹配和领导者选举的规则，确保了所有节点的日志最终会一致。

Raft通过清晰地划分状态和简化决策过程，使得开发者能够更容易理解和实现分布式一致性算法，从而在分布式系统设计中得到广泛应用。