raft的三种角色及其概念

服务器节点状态一共有三种：领导者（Leader）、跟随着（Follower）、候选人（Candidate）
跟随者：接受和处理来自领导者的消息，当等待领导者心跳信息超时时，推荐自己当候选人
候选人：向其他节点发送请求投票的RPC消息，通知其他节点来投票，如果赢得了大多数选票，就晋升当领导者
领导者：处理写请求、管理日志复制、不断发送心跳信息，表示自己还活着，不要发起新的选举

选举领导者的过程

初始状态：所有节点都是跟随者
Raft算法特性时随机超时时间，每个节点等待领导者节点心跳信息的超时时间间隔是随机的。
集群中没有领导者时，等待超时时间最小的节点会因为没有等到领导者心跳信息，发生超时。
超时自荐
此时该节点就会增加自己的任期编号，并推举自己为候选人，先给自己投一张选票，然后向其他节点发送请求投票RPC消息，请它们选举自己为领导者。
选举投票
其他节点接受到候选人的RPC消息时，并且在编号为1的任期内，没有投过票，那么就把选票投给该候选人，然后增加自己的任期编号。

图1 初始状态

图2 超时自荐

图3 选举投票

新领导产生
候选人在选举超时时间内赢得了大多数的选票，那么它就会成为本届任期内新的领导者。

新领导威慑维权
领导者将周期性地发送心跳消息，通知其他服务器我是领导者，阻止跟随者发起新的选举，篡权。

图1 初始状态

图2 超时自荐

选举细节

1、节点间通讯方式

Raft里，服务器节点间沟通联络采用的是远程过程调用（RPC），在领导选举中，需要用到两类RPC：
1、请求投票（RequestVote）RPC，由候选人在选举期间发起，通知各个节点进行投票
2、日志复制（AppendEntries）RPC，由领导者发起，用来复制日志和提供心跳信息

2、关于任期的rules

Raft算法中的领导者是有任期的，每个任期由单调递增的数字（任期编号）标识。任期编号会随着选举的进行而变化。
Raft 算法中的任期不只是时间段，而且任期编号的大小，会影响领导者选举和请求的处理。
1、跟随者在等待领导者心跳信息超时后，推举自己为候选人，会增加自己的任期号。（在推举自己的时候就会++了）
2、一个服务器节点若检测到自己任期编号比其他节点小，更新自己的编号到较大的编号值
3、若一个候选人或者领导者检测到自己任期编号比其他节点小，会将自己恢复成跟随着状态。所以，raft 不兼容作恶节点。只要有一个作恶节点发送“任期编号更大“的心跳消息，立马就能让这个集群变成无 leader 的，进而无法工作
4、如果一个节点接收到一个包含较小的任期编号值的请求，那么它会直接拒绝这个请求。

3、关于选举的rules

1、领导者周期性向所有跟随者发送心跳信息（不包含日志复制RPC消息）
2、如果在指定时间内，跟随者没有结收到领导者的消息，那么就自荐，发起领导者选举
3、在一次选举中，赢得大多数选票的候选人，将晋升为领导者
4、一个任期内，领导者会一直是领导者，直到它自身出现宕机等问题。当然如果出现网络延迟，也会出现重新选举的情况‘
5、在一次选举中，每一个服务器节点最多会对一个任期编号投出一张选票，并且按照“先来先服务”的原则进行投票。
如下图：
在这里插入图片描述
6、日志完整性高的跟随者拒绝投票给日志完整性低的候选人，即如果日志不完整的请求当主节点，如果当前的节点日志比他完整，那么就会拒绝给他投票