CP模型--Raft协议介绍

本文主要是介绍CP模型--Raft协议介绍，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

前言
一、Raft 是什么：
二、Raft的工作原理：
- 2.1 Raft 节点的3中状态：
- 2.2 集群启动 leader 节点的选举：
- 在这里插入图片描述
- 2.3 数据的同步（日志复制）：
- 2.4 leader 重新选举：
- 2.5 网络分区故障：
- 2.6 超时时间控制：
总结：
参考：

前言

本文对分布式系统下，强一致性模型（cp）之Raft 算法的实现进行介绍。

一、Raft 是什么：

Raft 是工程上使用较为广泛的强一致性、去中心化、高可用的分布式协议，用于管理副本复制（Log Replication）。相比传统的 Paxos 算法，Raft 将大量的计算问题分解成为了一些简单的相对独立的子问题，并有着和 Multi-Paxos 同样的性能。

二、Raft的工作原理：

CP协议raft 实现动画版： http://thesecretlivesofdata.com/raft/

2.1 Raft 节点的3中状态：

Leader：Leader 会一直工作，直到失败。Leader 节点负责处理所有客户端的请求，定期向集群中的 Follower 节点发送心跳消息，证明自己还健在。
Follower：Follower 只响应来自其他服务器的请求。Follower 节点不处理 Client 的请求，而是将请求重定向给集群的 Leader 节点，由 Leader 节点进行请求处理。
Candidate：如果 Follower 长时间没有收到任何通信，它将成为 Candidate 并发起选举。获得多数选票的 Candidate 成为新的 Leader。

2.2 集群启动 leader 节点的选举：

集群中的节点一开始都是 fllower 从节点；
当集群中接收不到leader 节点的心跳，在选举的超时时间过完后，触发选举，此时从节点变为候选节点
从节点发送选举投票给到其它的节点（自己先投给自己一票），其它节点接到请求并返回值；
- - 返回选票结果：

投票限制：
1）在任一任期内，单个节点最多只能投一票；
2) 候选人知道的信息不能比自己的少;
3) first-come-first-served 先来先得；
投票结果：
（1）收到majority的投票（含自己的一票），则赢得选举，成为leader；
（2）被告知别人已当选，那么自行切换到follower；
（3）一段时间内没有收到majority投票，则保持candidate状态，重新发出选举；

在这里插入图片描述

改从节点获取到集群内过半节点的投票返回，则晋升为leader 节点，然后发送心心跳给到从节点；

在这里插入图片描述

2.3 数据的同步（日志复制）：

将数据发送到leader节点，leader 节点将数据写入到log 日志中；
日志写入完成，将日志数据发送给到其它的从节点（在心跳中将数据一并传输）；
从节点写入数据到各自的日志中，然后返回成功的状态给到leader 节点；
leader 接收到集群节点过半都已经成功，则将本机数据进行更新（提交），响应客户端，并发送命令到从节点，各从节点完成数据更新；
如果不是过半成功，则不更数据，并并发送命令到从节点，各从节点不进行数据更新；

2.4 leader 重新选举：

当出现网络故障或者leader 挂掉时，leader和follower 之间的心跳超时，触发leader的重新选举：

从节点在重置自己成为候选者的时间到达后，成为候选者；
然后发送选举给到集群内其它节点；
获取半数投票成为leader 节点，然后发送心心跳给到从节点；
从节点接收到leader 心跳，则重置自己成为候选者的时间；

2.5 网络分区故障：

当出现网络分区，A&B,C&D&E，则会出现两个leader节点；

此时如果客户端，发送数据给到 NodeB 不满足过半写入，则数据写入不成功;如果发送给到 NodeC ，有3个节点（5/2 +1 =3）则数据写入成功；

网络分区恢复：

则通过一定的规则得到唯一的一个新leader 节点；
旧的leader节点数据及旧的从节点，则回滚到没有没有提交的日志；然后接收新的leader 的日志数据；

2.6 超时时间控制：

选举的超时时间：每个节点从fllower 变为候选节点，每个节点的时间在150ms 和300 ms 之间；减少多个节点同时进行选举投票，产生候选者获取到投票数量相同从而触发再次选举进入死循环；
如果产生候选者获取到投票数量相同，则等待选举的超时时间之后重新进行投票选举；

总结：

raft 通过投票（过半）当选为leader 节点，只有leader 节点负责对客户端的数据写入操作；leader 在接收到数据之后，现在本地记录日志，然后将日志信息跟随心跳一起发送到集群内的从节点，从节点完成日志数据记录后，返回leader，只有过半的从节点都写入日志成功，则进行数据提交（数据真正的写入成功），否则进行数据的回滚；当心跳超时时则会重新触发leader 的选举。