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raft是一种管理复制日志的算法，raft可以分解成三个相对独立的子问题:
选主（Leader election）：原有的leader故障后需要选举一个新的leader。
复制（Log replication）： leader必须接受client发送的记录（log entries）然后复制到集群中其他节点，并强制要求其他节点的日志和自己保持一致。
安全（Safety）：raft安全的关键是状态机安全：如果存在server将一个特定的记录应用到状态机中，不存在另外一个server在相同的日志索引上应用的是不同的命令。
算法组成
状态
所有server上的持久性状态（在回应PRC之前更新到稳定存储（stable storage））
currentTerm：已知的最新的任期（term）（初始化为0，单调递增）
votedFor：当前任期内接受投票的candidateId（如果没有为null）
log[]：记录（log entries）；每个记录包含应用到状态机的命令以及leader接收该记录时的任期
所有server上的易变的状态
commitIndex：已知已经提交的最高的记录索引（初始化为0，单调递增）
lastApplied：已经应用到状态机的最高的记录索引（初始化为0，单调递增）
leader上的易变的状态（选举后重新初始化）
nextIndex[]：对于每个server，需要发送到这个server的下一条记录的索引（初始化为leader的最新的记录索引+1）
matchIndex[]：对于每个server，已知已经复制到这个server的最高的记录索引（初始化为0，单调递增）
AppendEntries RPC（leader调用来复制日志，也会被用作心跳）
参数
term：leader的任期
leaderId：follower用来重定向客户端
prevLogIndex：新记录前一个记录的索引
prevLogTerm：prevLogIndex记录的任期
entries[]：需要存储的记录（心跳传空，为了提高效率可能会发送多个）
leaderCommit：leader的commitIndex
返回
term：currentTerm，给leader更新自己的任期
success：如果follower包含匹配prevLogIndex和prevLogTerm的记录返回true
接收者实现
- term < currentTerm 返回false
prevLogTerm匹配但是找不到匹配prevLogIndex的记录返回false
如果已经存在的记录与其中一个新记录（index相同但是term不同）冲突，删除存在的这条记录以及后面的所有记录
添加不存在的新的记录到后面
如果leaderCommit > commitIndex，设置commitIndex = min(leaderCommit, 最新的记录索引)
RequestVote RPC（被candidate调用来收集选票）
参数
term：candidate的任期
candidateId：请求投票的candidate
lastLogIndex：candidate最新的记录索引
lastLogTerm：candidate最新的记录任期
返回
term：currentTerm，给candidate更新自己的任期
voteGranted：true表示candidate收到投票
接收者实现
- term < currentTerm 返回 false
如果votedFor是null或者candidateId，并且candidate的日志至少和自己一样新，那么就投票给他
server 需遵守的规则
所有server
如果commitIndex > lastApplied：lastApplied自增，将log[lastApplied]应用到状态机中
如果RPC请求或者返回包含term T > currentTerm： 设置currentTerm = T，并切换为follower
follower
响应candidate和leader的RPC
如果选举定时器超时没有收到当前leader的AppendEntries RPC或者没有向candidate投票：转换为candidate
candidate
在转变成candidate后就立即开始选举过程
自增currentTerm
投票给自己
重置选举定时器
发送RequestVote RPC给所有其他server
如果接收到大多数server的投票：成为leader
如果接收到新leader发出的AppendEntries RPC：成为follower
如果举定时器超时：开始新一轮选举
leader
一旦成为领导人：发送第一个AppendEntries RPC（心跳）给每一个server；空闲时间重复发送防止选举定时器超时
如果接收到客户端的命令：添加记录到本地日志后面，在完全应用到状态机后再响应客户端
如果最新的记录索引 >= 某个follower的nextIndex：发送AppendEntries RPC，包含了从nextIndex开始的记录
如果成功：更新follower的nextIndex和matchIndex
如果因为日志不一致导致的失败：自减nextIndex并重试
如果存在N > commitIndex，大多数的matchIndex[i] ≥ N并且log[N].term == currentTerm：设置commitIndex = N
算法不变量
Election Safety：每个任期足以多只有一个leader被选举出来
Leader Append-Only：leader不会覆盖或者删除自己的日志的记录；他只会在后面添加新的记录
Log Matching：如果两个日志包含一个相同索引和任期的记录，那么我们认为这个索引的记录以及之前的记录的内容完全一致
Leader Completeness：如果一个记录在一个任期内被提交，那么更高任期的leader的日志都会包含这个记录
State Machine Safety：如果一个server应用了一个给定索引的记录到状态机，不存在其他server在相同的索引位置应用不同的记录
参考：
https://github.com/maemual/raft-zh_cn
