作者 | 奇伢

來源 | 奇伢云存儲(chǔ)

關(guān)于 Quorum 的兩個(gè)維度

前幾回說了那么多框架，設(shè)計(jì)思想的文章。今天分享一個(gè)很小的點(diǎn)，etcd 的 quorum 是怎么實(shí)現(xiàn)的？

Quorum 機(jī)制本質(zhì)就是一個(gè)關(guān)于多數(shù)派的事情，這個(gè)多數(shù)派應(yīng)用的有兩個(gè)方面：

選舉過程：獲得多數(shù)節(jié)點(diǎn)投票的節(jié)點(diǎn)才能獲勝，成為 Leader ；

運(yùn)行過程：被多數(shù)節(jié)點(diǎn) commit 的日志位置，這個(gè)才是被集群可靠記錄的位置。被集群 commit 的日志才能被應(yīng)用 apply ；

那么這里有兩個(gè)小思考問題：

既然是選舉過程，那怎么選舉結(jié)果唱票的？

既然是運(yùn)行過程，那集群的這些節(jié)點(diǎn)怎么確認(rèn)集群的 commit 位置？

有選舉自然有唱票

唱票是在選舉流程中的一個(gè)步驟。還記得以前選班干部的時(shí)候，在黑板上寫“正”字，誰得票多誰就獲勝當(dāng)選。

etcd 里面也有選舉，也就是 Leader 的選舉。Leader 獲勝的依據(jù)是的票滿足大多數(shù)，也就是滿足 quorum 機(jī)制。

今天我們就來看看 etcd 的唱票是怎么做的？

很簡單的思路，我們給每個(gè)參與選舉的朋友計(jì)數(shù)，得票超過半數(shù)的，那么就勝出。

比如說 A，B，C，D，E 五個(gè)人競選，那么得到 3 票的就可以勝出。

來看看 etcd 的唱票

選舉屬于 quorum 機(jī)制，代碼位于 etcd/raft/quorum/ 下。quorum 的核心實(shí)現(xiàn)在 MajorityConfig 的結(jié)構(gòu)體，其實(shí)就是個(gè) map 的封裝：

type?MajorityConfig?map[uint64]struct{}

這個(gè) map 的 key 是節(jié)點(diǎn)的 id，這里面包含了集群的節(jié)點(diǎn)，map 的 value 不重要，所用用的是 struct{} 類型。

思考個(gè)小問題：那既然 value 不 care ，那為什么不用 slice 結(jié)構(gòu)？

其實(shí)就是為了查找的需求，map 的查找是常數(shù)級別，value 又用的 struct{} ，不占空間，一舉兩得。

唱票和集群 commit 的實(shí)現(xiàn)就是它的方法，我們先看下唱票的實(shí)現(xiàn)：

//?etcd/raft/quorum/majority.go func?(c?MajorityConfig)?VoteResult(votes?map[uint64]bool)?VoteResult?{//?搞個(gè)長度為?2?的數(shù)組ny?:=?[2]int{}//?遍歷集群節(jié)點(diǎn)for?id?:=?range?c?{v,?ok?:=?votes[id]if?!ok?{//?暫時(shí)沒投票的missing++continue}if?v?{//?投票贊同的ny[1]++}?else?{//?投票拒絕的ny[0]++}}q?:=?len(c)/2?+?1if?ny[1]?>=?q?{//?選舉成功：得票數(shù)超過半數(shù)，，比如 votes =>?[yes, yes, yes]return?VoteWon}if?ny[1]+missing?>=?q?{//?未知情況：不確定成功，也不確定失敗return?VotePending}//?選舉失敗return?VoteLost }

唱票的實(shí)現(xiàn)很簡單，就如下幾個(gè)步驟：

遍歷集群節(jié)點(diǎn)；

統(tǒng)計(jì)誰贊同了、誰拒絕了、誰還沒投票；

唱票的結(jié)果有三種：成功，失敗，待定；

贊同投票的超過半數(shù)（ len(c)/2+1 ），則勝利；

這實(shí)現(xiàn)可太簡單了，就是一個(gè)遍歷投票結(jié)果，寫“正”字，“正”字超過半數(shù)則勝出。

集群的節(jié)點(diǎn)怎么確認(rèn)集群的 commit 位置？

集群內(nèi)被多數(shù)節(jié)點(diǎn) commit 的位置才是集群的 commit 點(diǎn)。也就是說這個(gè)也需要滿足 quorum 。這個(gè)就有意思了。

關(guān)鍵步驟：排序，然后取中間的位置。

取的這個(gè)中間的位置就是滿足 quorum 的 commit 。

//?etcd/raft/quorum/majority.go func?(c?MajorityConfig)?CommittedIndex(l?AckedIndexer)?Index?{//?遍歷集群節(jié)點(diǎn)：取出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 commitfor?id?:=?range?c?{if?idx,?ok?:=?l.AckedIndex(id);?ok?{srt[i]?=?uint64(idx)i--}}//?排個(gè)序insertionSort(srt)//?取中間，這個(gè)位置就是大多數(shù)?commit?的位置，屬集群共識pos?:=?n?-?(n/2?+?1)return?Index(srt[pos]) }

這個(gè)實(shí)現(xiàn)就很有意思了，撈出每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的 commit 位置，組成一個(gè)數(shù)組，然后給這個(gè)數(shù)組排個(gè)序，取中間的位置。這個(gè)位置就是集群的 commit 位置，也就是 apply 的位置。

先把集群每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 commit 位置取出來，是這樣的：

后來排個(gè)序是這樣的，黑色的節(jié)點(diǎn) commit 位置則是集群的 commit 位置：

總結(jié)

Quorum 機(jī)制是分布式系統(tǒng)中很重要的理論部分，這是一個(gè)關(guān)于多數(shù)派的機(jī)制。etcd 關(guān)于多數(shù)派有兩個(gè)方面：Leader 選舉和 raft 日志運(yùn)行；

etcd 的唱票實(shí)現(xiàn)非常簡單，就是一個(gè)計(jì)數(shù)“正”字的實(shí)現(xiàn)，用一個(gè) map 記錄集群的節(jié)點(diǎn)，投票計(jì)數(shù)超過多數(shù)則勝出；

etcd 確認(rèn)集群 commit 位置則是先把每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 commit 位置放在數(shù)組，然后排個(gè)序，然后取中間位置，這個(gè)位置就是集群的 commit 位置；

多數(shù)節(jié)點(diǎn) commit 過的日志才是集群 commit 的位置，集群 commit 的日志才能 apply ，這個(gè)要記住嘍；

集群 commit?位置將由 Leader?通過心跳或者日志復(fù)制的消息告訴其他節(jié)點(diǎn)；

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Quorum 和唱票那回事的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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