raft-11-raft-simple raft协议的Java版本简单实现
2022年7月9日大约 6 分钟
前言
大家好，我是老马。
分布式系统中，一致性算法是最重要的基石，也是最难学习的部分。
本系列根据 jraft 作为入口，学习一下 raft 的原理和实现。
raft 系列
目的
这篇实现的设计写的比较清楚，值得学习。
https://github.com/DanielJyc/raft-simple
raft Java实现的详细设计文档
原文地址：https://www.yuque.com/aidt/tq712e/bhhyno
概述
第一期，只实现raft一致性算法的核心功能，先不实现集群成员变化、日志压缩等功能。
本文为raft实现的设计文档，对raft算法进行抽象，将关键逻辑用图形和表格梳理清楚，从而给使用Java代码进行实现提供设计文档。
主要概念
- server：服务器，可能为leader、candidate、follower中的任意一方
- leader：主节点
- candidate：候选节点
- follower：从节点
- RPC：远程过程调用，在这里指通信接口
- election：选举leader的过程
- client：客户端，发起请求，传输数据的使用方
- entry：条目，=term + 状态机指令(数据) + logIndex(日志索引)。
- term：任期号，即一个数字。如下图，多个term组成了整个生命周期的时间轴。
关键设计
领域模型
term介绍
核心的数据结构即为entry，多个entry组成了本地的数据模型，如下图：
- term：任期号
- index：日志索引，从1开始递增
- data：保存的数据
体现在一个集群中，则如下图：
整体模型
用例图
模块划分
关键类设计
整体类图如下
Server状态流转类图
server状态流转
备注：跟随者只响应来自其他服务器的请求。如果跟随者接收不到消息，那么他就会变成候选人并发起一次选举。获得集群中大多数选票的候选人将成为领导者。在一个任期内，领导人一直都会是领导人直到自己宕机了。
Entry状态转换
从客户端submit到最终apply到状态机：
核心实现流程
leader选举
follower投票
约束转换：
- 如果term currentTerm，那么就令 currentTerm 等于 T，并切换状态为跟随者（5.1 节）
candidate发起投票(广播)
candidate发起投票(单个)
通过ifLeaderChannel方式通知状态转换模块，由candidate转换为leader
日志复制
follower接受条目
leader请求条目(广播)
leader请求条目(单个)
客户端submit
接收客户端submit
客户端submit
提交过程：append-commit-apply-sm
append-commit-apply-sm概述
commit2Apply
状态机的一种实现（apply2sm）
server角色流转的详细实现
基于上面的server状态流转的状态机，详细描述如下：
实现参考
其他
通信模块
dubbo参考：
grpc参考：
参考资料
贡献者
binbin.hou