Raft算法是強領導模型，集群中只能有一個領導。
下面是raft的視頻講解：
raft

raft的三種角色及其概念

服務器節點狀態一共有三種：領導者（Leader）、跟隨著（Follower）、候選人（Candidate）
跟隨者：接受和處理來自領導者的消息，當等待領導者心跳信息超時時，推薦自己當候選人
候選人：向其他節點發送請求投票的RPC消息，通知其他節點來投票，如果贏得了大多數選票，就晉升當領導者
領導者：處理寫請求、管理日志復制、不斷發送心跳信息，表示自己還活著，不要發起新的選舉

選舉領導者的過程

初始狀態：所有節點都是跟隨者
Raft算法特性時隨機超時時間，每個節點等待領導者節點心跳信息的超時時間間隔是隨機的。
集群中沒有領導者時，等待超時時間最小的節點會因為沒有等到領導者心跳信息，發生超時。
超時自薦
此時該節點就會增加自己的任期編號，并推舉自己為候選人，先給自己投一張選票，然后向其他節點發送請求投票RPC消息，請它們選舉自己為領導者。
選舉投票
其他節點接受到候選人的RPC消息時，并且在編號為1的任期內，沒有投過票，那么就把選票投給該候選人，然后增加自己的任期編號。

圖1 初始狀態

圖2 超時自薦

圖3 選舉投票

新領導產生
候選人在選舉超時時間內贏得了大多數的選票，那么它就會成為本屆任期內新的領導者。

新領導威懾維權
領導者將周期性地發送心跳消息，通知其他服務器我是領導者，阻止跟隨者發起新的選舉，篡權。

圖1 初始狀態

圖2 超時自薦

選舉細節

1、節點間通訊方式

Raft里，服務器節點間溝通聯絡采用的是遠程過程調用（RPC），在領導選舉中，需要用到兩類RPC：
1、請求投票（RequestVote）RPC，由候選人在選舉期間發起，通知各個節點進行投票
2、日志復制（AppendEntries）RPC，由領導者發起，用來復制日志和提供心跳信息

2、關于任期的rules

Raft算法中的領導者是有任期的，每個任期由單調遞增的數字（任期編號）標識。任期編號會隨著選舉的進行而變化。
Raft 算法中的任期不只是時間段，而且任期編號的大小，會影響領導者選舉和請求的處理。
1、跟隨者在等待領導者心跳信息超時后，推舉自己為候選人，會增加自己的任期號。（在推舉自己的時候就會++了）
2、一個服務器節點若檢測到自己任期編號比其他節點小，更新自己的編號到較大的編號值
3、若一個候選人或者領導者檢測到自己任期編號比其他節點小，會將自己恢復成跟隨著狀態。所以，raft 不兼容作惡節點。 只要有一個作惡節點發送“任期編號更大“的心跳消息，立馬就能讓這個集群變成無 leader 的，進而無法工作
4、如果一個節點接收到一個包含較小的任期編號值的請求，那么它會直接拒絕這個請求。

3、關于選舉的rules

1、領導者周期性向所有跟隨者發送心跳信息（不包含日志復制RPC消息）
2、如果在指定時間內，跟隨者沒有結收到領導者的消息，那么就自薦，發起領導者選舉
3、在一次選舉中，贏得大多數選票的候選人，將晉升為領導者
4、一個任期內，領導者會一直是領導者，直到它自身出現宕機等問題。當然如果出現網絡延遲，也會出現重新選舉的情況‘
5、在一次選舉中，每一個服務器節點最多會對一個任期編號投出一張選票，并且按照“先來先服務”的原則進行投票。
如下圖：

6、日志完整性高的跟隨者拒絕投票給日志完整性低的候選人，即如果日志不完整的請求當主節點，如果當前的節點日志比他完整，那么就會拒絕給他投票

4、隨即超時解決選票瓜分現象

? 跟隨者等待領導者心跳信息超時的時間間隔，是隨機的
? 當沒有候選人贏得過半票數，選舉無效了，這時需要等待一個隨機時間間隔，也就是說，等待選舉超時的時間間隔，是隨機的

關于raft的領導者選舉限制和局限

1.讀寫請求和數據轉發壓力落在領導者節點，導致領導者壓力。
2.大規模跟隨者的集群，領導者需要承擔大量元數據維護和心跳通知的成本。
3.領導者單點問題，故障后直到新領導者選舉出來期間集群不可用。
4.隨著候選人規模增長，收集半數以上投票的成本更大。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的raft算法学习（一）：角色概念以及选举过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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