Raft 基礎

目錄

1. 三個狀態
2. 什么是任期
3. 節點之間的通信

1. 三個狀態

Raft 設計了 3 個狀態，用於表示節點的狀態，分別是跟隨者，候選者，領導者。

1. 領導者：通常只有一個領導人，並且其他節點都是跟隨者。
2. 跟隨者：跟隨者不會發送任何請求，只是簡單的響應領導者或者候選人的請求，由領導人處理所有的客戶端請求（如果客戶端請求了跟隨者，那么跟隨者會將請求轉發給領導者）
3. 候選者：選舉新的領導人時使用。

3 個角色的轉換關系和流程：

可以看到，這張圖里的幾個概念：

1. 初始化：所有服務器啟動時，都是跟隨者
2. 超時：當初始時， 沒有收到領導人的心跳，便開始選舉。如果候選者選舉的時候，也超時了，便重新選舉。
3. 大多數的選票：成為領導人的關鍵是 —— 獲取大多數服務器的選票，可以看做是鴿籠原理。

2. 什么是任期

目錄：

1. 2 個階段
2. 任期
3. 服務器之間的通信

背景：由於機器的物理時間是不可靠的，所以需要一個邏輯時間。稱之為任期（term）。

從 2 個階段開始說起：

集群節點通常有 2 個節點：

1. 選舉階段
2. 領導者正常運行

例外：當選舉失敗，會進行加時賽，即連續有 2 個選舉過程。

見下圖：

圖 2 可見任期 3 選舉失敗，然后進行了重新選舉。

重新選舉會繼續失敗嗎？

答：如果不做限制，是會理解失敗的。

Raft 使用了一個限制來規避：每台服務器在選舉的時候，使用一個隨機數（150 -200），即每個服務器在不同的時間發出選舉。防止沖突。稱之為“加時賽”。

任期號

在上文中說道：由於機器的物理時間是不可靠的，所以需要一個邏輯時間。稱之為任期（term）。

有關任期的幾個特點：

1. 節點有可能觀察不到任何一次選舉或者任期。
2. 任期充當邏輯時鍾，服務器節點可以通過任期號查明過期的領導者或過期的信息。
3. 每個節點存儲當前任期號，單調遞增。
4. 服務器之間的每次通信，都會交換當前任期號，交換任期號的目的： 4.1 如果一個服務器的當前任期號比其他人小，則更新自己。 4.2 如果一個候選人或者領導人發現自己的任期號過期了，立刻將自己變成跟隨者狀態。 4.3 如果一個節點收到一個過期的任期號的請求，直接拒絕。

3. 節點之間的通信

服務器之間通過 RPC 通信，即遠程方法調用。

在 Raft 中，RPC 分成 3 種：

1. 請求投票： RequestVote 由候選人在選舉任期發起
2. 附加條目 AppendEntries 由領導人發起，用來復制日志和提供心跳。
3. 為了傳輸快照單獨增加的 RPC。

備注：當服務沒有及時收到 RPC 的響應時，會發起重試。

Summary

1. 3 個狀態的意義和他們之間切換
2. 任期的設計背景，任期在節點通信時的作用，任期在增長策略。
3. 節點直接的通信 RPC 類型以及策略。