分布式系统——Raft的实现

ゝ一纸荒年。 2023-05-30 04:59 9阅读 0赞

接上一个对于Raft的分析，这是文章的链接地址：https://blog.csdn.net/karry\_zzj/article/details/102943617  
我们这一文章主要分析一下我们的作业的代码。

作业主要就是在一个框架下实现相关算法。

论文中提供了一张简要的raft算法总结图（论文figure 2），可以作为我们代码实现的指导。  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2thcnJ5X3p6ag_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

从这张图我们可以具体分析一下有如下几个主要内容：

*  **State**：即服务器的状态
 *  **RequestVote RPC**：投票请求的RPC
 *  **AppendEntries RPC**：附加日志的RPC
 *  **Rules for Servers**：服务器的规则

等会我们具体来分析。

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## 项目结构 ##

首先我们来看一下这个作业项目的结构：  
![2019110715230124.png][]

其中我们主要用到如下文件：

*  **labrpc** 文件夹下的 `labrpc.go`, `test_test.go`
 *  **raft** 文件夹下的 `config.go`、`raft.go`

我们首先打开`test_test.go` 文件，我们可以发现有如下函数，而此函数就是整个项目测试leader election的**入口处**。

func TestInitialElection(t *testing.T) {
        
    	servers := 3
    	cfg := make_config(t, servers, false)
    	defer cfg.cleanup()
    
    	fmt.Printf("Test: initial election ...\n")
    
    	// is a leader elected?
    	cfg.checkOneLeader()
    
    	// does the leader+term stay the same there is no failure?
    	term1 := cfg.checkTerms()
    	time.Sleep(2 * RaftElectionTimeout)
    	term2 := cfg.checkTerms()
    	if term1 != term2 {
        
    		fmt.Printf("warning: term changed even though there were no failures")
    	}
    
    	fmt.Printf("  ... Passed\n")
    }

我们看到有这一行代码：

cfg := make_config(t, servers, false)

当我们点进去`make_config`这个函数，其实就进入到了 `config.go` 这个文件中。  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2thcnJ5X3p6ag_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

其中有三行是创建 Rafts ：

// create a full set of Rafts.
    	for i := 0; i < cfg.n; i++ {
        
    		cfg.logs[i] = map[int]int{
        }
    		cfg.start1(i)
    	}

我们再点进去 `start1` 这个函数，发现有这样的一行：

rf := Make(ends, i, cfg.saved[i], applyCh)

而这个`Make`函数就是在 `raft.go` 文件中写的，所以我们这样便知道了整个项目的一个运行流程：

TestInitialElection

make\_config

start1

Make

而Make就是我们需要写的一个函数，其中需要gorutine进行leader election。

## Raft State ##

论文figure2 中有标注了State的参数：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2thcnJ5X3p6ag_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

那么我们首先要在 Raft 结构体中加入如下参数，代码如下：

//
    // A Go object implementing a single Raft peer.
    //
    type Raft struct {
        
    	mu        sync.Mutex
    	peers     []*labrpc.ClientEnd
    	persister *Persister
    	me        int // index into peers[]
    	// Your data here.
    	// Look at the paper's Figure 2 for a description of what
    	// state a Raft server must maintain.
    	state		State       // Raft的状态
    	leaderid    int
    	// Persistent state on all servers:
    	currentTerm int         // 服务器最后知道的任期号
    	votedFor 	int			// 在当前任期内收到选票的候选人 id
    	logs	    []LogEntry  // 日志条目: 每个条目包含状态机的要执行命令和从领导人处收到时的任期号
    
    	// Volatile state on all servers:
    	commitIndex int // 已知的被提交的最大日志条目的索引值
    	lastApplied int // 被状态机执行的最大日志条目的索引值
    
    	// Volatile state on leaders
    	nextIndex  []int // 对于每一个服务器，记录需要发给它的下一个日志条目的索引
    	matchIndex []int // 对于每一个服务器，记录已经复制到该服务器的日志的最高索引值
    
    	// two timeout settings which control elections
    	electionTimeout  int
    	heartbeatPeriod int
    
    	latestIssueTime	int64		// 最新的leader发送心跳的时间
    	latestHeardTime	int64		// 最新的收到leader的AppendEntries RPC(包括heartbeat)
    
    	//snapshottedIndex int
    }

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