从动图来理解 Raft 协议关键概念

节点状态

• Follower
• Candidate
• Leader
• Learner

领导选举(Leader Selection)

节点的初始状态为 Follower。

选举超时(Election Timeout)

当处于 Follower 状态的节点没有收到 Leader 节点的心跳时，会开启计时，经过 Election Timeout 后，他们会变成 Candidate 状态。

当节点变成 Candidate 状态后，会开始为自己拉票做 Leader。当多数人投票给当前节点时，当前节点当选 Leader。

心跳超时(Heartbeat Timeout)

节点当选 Leader 之后，会周期性地向 Follower 发送心跳包；当 Follower 收到心跳后，会重置自己的 Election Timeout 计时，并向 Leader 发送响应。

当 Leader 处于不可用的状态时，率先结束 Election Timeout 的 Follower 节点，会发起选举投票。

• 得到大多数投票后，当选下个 Term 的 Leader。

• 同时存在两个 Follower 在拉票，且双方都不能得到大多数投票时，此次选举作废，并开启下一轮投票。具体情景说明如下：

  A、B 节点几乎同时发起投票，并且各自为各自投一张票

此时，D 未收到投票请求，发起了自己的投票，并为自己投了一票。

B 为 C 投了一票，此时的得票为 A(1)，C(2)，D(1)，无论谁都不能获取到大多数的投票，因此此次投票作废，等待下次某个幸运的节点发起选举投票。

日志复制(Log Replication)

假设客户端是将修改的请求发送给 Leader，则修改的流程如下：

1. 写入 Leader 的 log 中；
2. 等待下次 HeartBeat，将修改信息同步给 Follower；
3. Follower 给 Leader 发出确认响应；
4. 当 Leader 收到大多数 Follower 确认的信息后，将修改确认；
5. 在下次 HeartBeat 时，将修改确认的信息同步给所有 Follower。

节点出现网络隔离

假设出现网络隔离后，出现两个独立的网络，此时：

• 少数派：只读，修改不能确认，因为得不到大多数 Follower 节点的确认。
• 多数派：能正常读写。

假设两个网络对同一个 key 做了操作，当网络隔离取消后，会以多数派的数据为准。

Reference

• thesecretlivesofdata
• raft.github.io