分布式一致性算法：可能比你想象得更复杂

1.漫衍式体系的困难

张大胖碰着了一个困难。

他们公司的有个处事器，上面生涯出名贵的数据，率领Bill 为了防备它挂掉， 要求张大胖想想步伐把数据做备份。

张大胖施展了抽象的手段，在脑海里浮出了这么一个画面， 这个独一的呆板可以成为一个节点：

为了进步可用性，可以增进几台呆板，通过局域网毗连起来，形成一个了漫衍式的体系：

数据在每个节点上都存放一份不就可以安枕无忧了？

可张大胖很快发明这不是一件轻易的工作，好比每个节点都生涯着一个账户的余额100元，此刻有人通过节点A向该账户增进了20元， 尚有人通过节点B向该账户减去了30元。

此刻余额到底是几多呢？

为了保持同等性， 节点A得把"余额加上20"这样的动静发给B, C ， 节点B得把“余额减去30”这样的动静发送到A, C， 假如收集出了题目，动静没有发送到此外节点， 可能某个节点爽性坏掉了，那数据极有也许呈现纷歧致。

假如用户在这个纷歧致的体系上继承操纵，很快就会陷入紊乱。

2.谁来当老大？

张大胖想了半天，认为不能这么无序地操纵，得给这三个节点找个“老大”。

全部的操纵都通过“老大”来举办，然后让老大把动静发给各个“小弟”。

然则谁来当老大呢？  尚有，这个老大假如挂掉了怎么办？

可以手工地调解， 譬喻节点A挂掉了， 利市工地让节点B当“老大” ， 让节点C当“小弟”。

可是这就有点贫困了，能不能自动化地来实现？

这个题目很故意思， 张大胖入了迷，继承深入思索： 成立一个竞选的机制， 就让他们竞争上岗吧。

初始环境下，每个节点都是候选人， 都可以向其他节点提倡投票约请，让各人投本身，假如得到的投票数过半，就可以当“老大”了。

为了停止各人同时提倡投票约请，可以给每个节点都分派一个随机的“推举超时时刻”（election timeout），普通来讲就是一个守候时刻，在这段时刻内，一个节点必需耐性守候，过了这段时刻，才可以竞争上岗，争当老大。

每个节点都有一个计时器，从0开始计时，谁的守候时刻到了, 就率先提倡竞选，给其他节点打电话，要求他们投票让本身成为老大。

好比节点A守候170ms , 节点B守候200ms ,  节点C守候250ms 。

因为节点A的守候时刻最短， 会及锋而试， 它先增进本身的任期(Term)，这是一个整数，初始值为0 ， 然后给本身投了一票，然后打电话给节点B和节点C，要求他们都投它。

节点B和节点C收到了投票要求，假如本身还没有提倡竞选投票（守候时刻未到），那只好赞成节点A当老大，与此同时要重置本身的计时器，从头从0开始计时，也就是说从头开始新一轮的守候。

节点A得知其他两个节点赞成了，投票计数变为3，已颠末尾半数， 就大白本身可以当老大了。

节点A成为老大后，开始向节点B和节点C按时发送动静，B,C收到动静后也要回应，维持心跳。

B和C每次收到心跳动静，都得重置本身的计时器， 从头从0开始计数。

此时节点B和节点C就成了“小弟”。

假如节点A 不幸挂掉，节点B和节点C在本身的守候时刻内收不到心跳动静，他们两个就会从头竞争上岗。

上图中节点C占有了先机，率先提倡竞选投票。

节点B慢了一步， 无奈中赞成支持节点C ，  节点C得到了高出半数的支持，成为“老大” ，  节点B成为“小弟”。

（也许有人会想到：节点B和节点C 同时提倡竞选投票，每个节点的投票计数都是1 ，都过不了半数，  该怎么处理赏罚呢？ 很简朴，再次提倡一轮竞选投票即可，虽然为了防备B和C一向同时提倡竞选投票，从而陷入无穷轮回，要重置一个随机的守候时刻。）

投票过半数很重要，张大胖想，只有这样才气担保“老大”节点的独一性。

对付每个节点，处理赏罚流程着实很是简朴：

3.数据的复制

张大胖费了半天劲，终于把漫衍式体系中怎么自动地选取“老大”节点给确定了。

接下来就是要把发给“老大”的数据，想步伐复制到“小弟”的节点上。 该怎么处理赏罚？

因为是漫衍式的，只有大大都节点都乐成地生涯了数据，才算生涯乐成。

以是谁人“老大”节点必需得包袱起和谐的职责。

张大胖想了一个复制日记的步伐：  每个节点都有一个日记的行列。

在真正把数据提交之前，先把数据追加到日记行列中，然后向个“小弟”复制。

1.  客户端发送数据给节点A （“老大”）。

节点A 先把数据记录到日记中，即此时处于“未提交状态”

2. 在下一次的心跳动静中， 数据被发送给各个“小弟”。

3. 各个“小弟” 也把数据记录到日记中（也处于未提交状态），然后向“老大”陈诉本身已经记录了日记。

4. 假如节点A收到相应高出了半数， 节点A就提交数据，关照客户端数据生涯乐成。

5. 节点A在下一次心跳动静中，关照各个“小弟”该数据已经提交。各个“小弟”也提交本身的数据。

假如某个“小弟”不幸挂掉，那“老大”会不绝地实行接洽它， 一旦它从头开始事变，就必要从“老大”哪里去复制数据，和“老大”保持同等。

4.RAFT

张大胖对这个起源的计划还较量满足，他把这个方案交给率领Bill去检察。

Bill 看了往后，笑道： “你此刻着实就是在折腾一个同等性算法， 说白了就是应承一组呆板像一个整体一样事变，纵然个中一些呆板呈现妨碍也可以或许继承事变下去。”

“没错没错，率领总结得真是精准。” 张大胖捧臭脚。

“不外，”Bill 话锋一转， “ 你计划的日记的复制尚有许多裂痕，我看你的计划中一共有5步， 假如在这5步中，谁人“老大”节点A挂掉了怎么办？数据是不是就纷歧致了？”

“这个...... ”  张大胖确实没有细心思量。他暗自反悔，只顾垂头拉车，忘了昂首看路，忽略了漫衍式情形下的伟大题目。

“不外你已经做得很不错了，” 率领顿时勉励道， “你计划的这一套系统着实和RAFT算法很是相同。”

“RAFT？ ”

（编辑：湖南网）

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