前面我們介紹了Raft算法，接下來會分篇講述每一個部分，今天講述選舉的細節。
在講述選舉之前，先介紹下Raft算法基礎。
一、Raft基礎
1、節點角色
在Raft中，在任意時刻，服務器節點只能是以下3個角色之一：
Follower（跟隨者）：系統啟動時默認的角色，一般來說不參與客戶端讀、寫請求，接受Leader發送過來的心跳追加日志，在Leader掛了之后轉變為Candidate；
Candidate（候選人）：如果當前沒有Leader，Follower就轉變為這個角色，這個角色會向其它節點發起投票請求，如果多數節點同意投票，則晉升為Leader；
Leader（領導人）：接受客戶端的讀、寫請求，協調整個日志的持久化和推進；
下面講節點角色時統一用英文描述。
2、節點角色狀態遷移圖
系統啟動時，大家都是Follower，然后啟動定時器，如果在指定時間沒有收到Leader的心跳，則將自己變成Candidate，然后向其它成員發起投票請求，如果收到過半以上成員的投票則Candidate晉升為Leader；
Leader發送心跳給其它成員時如果收到的響應中term比自己的大，則退化成Follower；
3、邏輯時鍾(term)
選舉過程有個term參數，這個參數就是邏輯時鍾，這是一個整數，全局遞增；Raft 把時間分割成任意長度的任期，用term來標識每一屆leader的任期，這樣可以保證在一個任期內只有一個Leader。
邏輯時鍾規則如下：
Candidate發起選舉時就將自己的term加1，然后發起投票請求；
收到投票請求的節點比較請求的term和自己的term，如果請求的term比自己的大，則更新自己的term；
這樣在即使每個節點的時間不一樣的情況下也可以推進邏輯時鍾；
4、狀態
| 狀態 | 所有服務器上持久存在的 |
|---|---|
| currentTerm | 服務器最后一次知道的任期號（初始化為 0，持續遞增） |
| votedFor | 在當前獲得選票的候選人的 Id |
| log[] | 日志條目集；每一個條目包含一個用戶狀態機執行的指令，和收到時的任期號 |
上面的狀態是所有節點都要保存的，並且要持久化的，即每次變更馬上要寫入磁盤。
| 狀態 | 所有服務器上經常變的 |
|---|---|
| commitIndex | 已知的最大的已經被提交的日志條目的索引值 |
| lastApplied | 最后被應用到狀態機的日志條目索引值（初始化為 0，持續遞增） |
上面的狀態是保存在內在中，每次重啟后都0開始，即不需要持久化到磁盤上。
| 狀態 | 在領導人里經常改變的 （選舉后重新初始化） |
|---|---|
| nextIndex[] | 對於每一個服務器，需要發送給他的下一個日志條目的索引值（初始化為領導人最后索引值加一） |
| matchIndex[] | 對於每一個服務器，已經復制給他的日志的最高索引值 |
上述只有在Leader節點才會需要保存，並且是也是保存在內存中，不需要持久化，重啟后從0開始。
二、領導人選舉
領導人選舉發生的條件為Follower沒收到Leader的心跳，具體場景一般如下：
1、系統啟動時
2、Leader掛了或網絡分區了
具體細節如下：
1、請求投票 RPC
由候選人發起
| 參數 | 解釋 |
|---|---|
| term | 候選人的任期號 |
| candidateId | 請求選票的候選人的 Id |
| lastLogIndex | 候選人的最后日志條目的索引值 |
| lastLogTerm | 候選人最后日志條目的任期號 |
返回值
| 返回值 | 解釋 |
|---|---|
| term | 當前任期號，以便於候選人去更新自己的任期號 |
| voteGranted | 候選人贏得了此張選票時為真 |
接收請求投票的節點響應規則如下：
- 如果term < currentTerm返回 false；
- 如果 votedFor 為空或者為 candidateId，並且候選人的日志至少和自己一樣新，那么就投票給他；
第1條規則好理解，第2條規則前面部分是為了保證在一個任期內每個節點只投1票，前面也說過這個信息是要持久化的；
候選人的日志至少和自己一樣新：這里說的就比較籠統了，這里的意思是要看下各自最后1條日志，即兩者的索引號和term都對的上，我們看一個實際的例子：
上面的例子從上往下假設分別為A、B、C、D、E節點，A當前為Leader，各節點日志索引如下：
A：8
B：5
C：8
D：2
E：7
如果這時候A掛了，如果D最先升級為Candidate，B、C、E收到請求后都不會為D投票，拿B來說，B發現D的最后一條日志索引為2，而自己的日志索引為8，因此拒絕B的請求。
關於選舉還有其它一些規則：
1、針對Follower
如果在超過選舉超時時間的情況之前都沒有收到Leader的心跳，或者是Candidate請求投票的，就自己變成Candidate;
2、針對Candidate
開始選舉后的動作如下：自增當前的任期號（currentTerm）; 給自己投票; 重置選舉超時計時器;發送請求投票的 RPC 給其他所有服務器;
收到響應后的規則：如果接收到大多數服務器的選票，那么就變成Leader；如果接收到來自新的領導人的心跳信息，則轉變成Leader；如果選舉過程超時，再次發起一輪選舉;
3、針對Leader
一旦成為領導人：發送空的附加日志 RPC（心跳）給其他所有的服務器；在一定的空余時間之后不停的重復發送，以阻止跟隨者超時。
