上文讲到如何基于 hashicorp[1] raft 构建分布式 kv 存储。那么我们读一下源码,具体看如何实现 raft, 如何对应论文中提到的几个问题与优化。先看 leader election
还是上文的图,除了 fsm
需要用户实现,其它都由 hashicorp 提供,完全开箱即用的产品。接下来我们带着论文描述的问题,来阅读一下源码实现
我其实很讨厌分析源码,上来就拿出结构体一顿乱讲,很烦 :( 好在不太多... 读过论文的都会熟悉
// Log entries are replicated to all members of the Raft cluster
// and form the heart of the replicated state machine.
type Log struct {
// Index holds the index of the log entry.
Index uint64
// Term holds the election term of the log entry.
Term uint64
// Type holds the type of the log entry.
Type LogType
// Data holds the log entry's type-specific data.
Data []byte
}
Log
结构体代表日志里的一个 entry, Index
是索引号,Term
代表当前产生日志时的 leader 任期,Type
是日志类别,表示 Data
具体是做什么的,比如成员变更,或是用户产生的。
type RequestVoteRequest struct {
// Provide the term and our id
Term uint64
Candidate []byte
// Used to ensure safety
LastLogIndex uint64
LastLogTerm uint64
// Used to indicate to peers if this vote was triggered by a leadership
// transfer. It is required for leadership transfer to work, because servers
// wouldn't vote otherwise if they are aware of an existing leader.
LeadershipTransfer bool
}
// RequestVoteResponse is the response returned from a RequestVoteRequest.
type RequestVoteResponse struct {
// Newer term if leader is out of date.
Term uint64
// Peers is deprecated, but required by servers that only understand
// protocol version 0. This is not populated in protocol version 2
// and later.
Peers []byte
// Is the vote granted.
Granted bool
}
一起看一下 RequestVote
请求的 req 和 resp
Term
与 Candidate
是当前发起选举的任期和唯一标识LastLogIndex
, LastLogTerm
表示 candidate 拥有最新的日志 index 与 termLeadershipTransfer
表示是否是强制转移 leader, 因为 follower 已有 leader 的时候是不会投票的,只有 leader 能发起强制转移Granted
为 true. 另外如果节点的 term 比这个 candidate 大,也会同时返回最新的 termhashicorp 提供了 Transport
接口,只要符合的都可以传输数据,比如我们常用的 TCPTransport
. 对外提供两个功能:
AppendEntries
发送日志, RequestVote
发起选举, InstallSnapshot
安装发送快照,还有其它函数通过 NewTCPTransport
会创建一个基于 tcp 的传输层,如上图所示,数据使用 MsgPack
编解码,同时启动一个异步监听端口的 trans.listen
函数
// listen is used to handling incoming connections.
func (n *NetworkTransport) listen() {
const baseDelay = 5 * time.Millisecond
const maxDelay = 1 * time.Second
var loopDelay time.Duration
for {
// Accept incoming connections
conn, err := n.stream.Accept()
......
n.logger.Debug("accepted connection", "local-address", n.LocalAddr(), "remote-address", conn.RemoteAddr().String())
// Handle the connection in dedicated routine
go n.handleConn(n.getStreamContext(), conn)
}
}
每当创建一个连接,都会新启动 goroutine handleConn
来处理请求
func (n *NetworkTransport) handleConn(connCtx context.Context, conn net.Conn) {
defer conn.Close()
r := bufio.NewReader(conn)
w := bufio.NewWriter(conn)
dec := codec.NewDecoder(r, &codec.MsgpackHandle{})
enc := codec.NewEncoder(w, &codec.MsgpackHandle{})
for {
select {
case <-connCtx.Done():
n.logger.Debug("stream layer is closed")
return
default:
}
if err := n.handleCommand(r, dec, enc); err != nil {
if err != io.EOF {
n.logger.Error("failed to decode incoming command", "error", err)
}
return
}
if err := w.Flush(); err != nil {
n.logger.Error("failed to flush response", "error", err)
return
}
}
}
handleCommand
具体的处理单个请求,最后调用 Flush
把数据刷到网络发送出去// handleCommand is used to decode and dispatch a single command.
func (n *NetworkTransport) handleCommand(r *bufio.Reader, dec *codec.Decoder, enc *codec.Encoder) error {
// Get the rpc type
rpcType, err := r.ReadByte()
if err != nil {
return err
}
// Create the RPC object
respCh := make(chan RPCResponse, 1)
rpc := RPC{
RespChan: respCh,
}
// Decode the command
isHeartbeat := false
switch rpcType {
case rpcAppendEntries:
var req AppendEntriesRequest
if err := dec.Decode(&req); err != nil {
return err
}
rpc.Command = &req
// Check if this is a heartbeat
if req.Term != 0 && req.Leader != nil &&
req.PrevLogEntry == 0 && req.PrevLogTerm == 0 &&
len(req.Entries) == 0 && req.LeaderCommitIndex == 0 {
isHeartbeat = true
}
case rpcRequestVote:
var req RequestVoteRequest
if err := dec.Decode(&req); err != nil {
return err
}
rpc.Command = &req
case rpcInstallSnapshot:
var req InstallSnapshotRequest
if err := dec.Decode(&req); err != nil {
return err
}
rpc.Command = &req
rpc.Reader = io.LimitReader(r, req.Size)
case rpcTimeoutNow:
var req TimeoutNowRequest
if err := dec.Decode(&req); err != nil {
return err
}
rpc.Command = &req
default:
return fmt.Errorf("unknown rpc type %d", rpcType)
}
// Check for heartbeat fast-path
if isHeartbeat {
n.heartbeatFnLock.Lock()
fn := n.heartbeatFn
n.heartbeatFnLock.Unlock()
if fn != nil {
fn(rpc)
goto RESP
}
}
// Dispatch the RPC
select {
case n.consumeCh <- rpc:
case <-n.shutdownCh:
return ErrTransportShutdown
}
// Wait for response
RESP:
select {
case resp := <-respCh:
// Send the error first
respErr := ""
if resp.Error != nil {
respErr = resp.Error.Error()
}
if err := enc.Encode(respErr); err != nil {
return err
}
// Send the response
if err := enc.Encode(resp.Response); err != nil {
return err
}
case <-n.shutdownCh:
return ErrTransportShutdown
}
return nil
}
RPC
结构体RPC
请求结构体发送到 n.consumeCh
供上层 raft 模块调用heartbeatFn
回调快速响应respCh
, 最后上面 raft 模块将返回数据写到 RPC.respCh
channel 里,handleCommand
把数据 Encode
编码到 conn 刷新数据写到网络至此,Transport
模块分析完,只需要记住暴露了 n.consumeCh
供 raft 模块读请求即可。至于如何写数据呢,稍后再讲。
raft 有三种角色,leader
, candidate
, follower
上图是转换状态机,如果收不到 leader 的心跳,follower
就会变成 candidate
发起选举
NewRaft
创建时会启动三个 goroutine: run
, runFSM
, runSnapshots
分别运行 raft, fsm apply 和 快照。我们此时只需关心 run
函数。
// run is a long running goroutine that runs the Raft FSM.
func (r *Raft) run() {
for {
// Check if we are doing a shutdown
select {
......
// Enter into a sub-FSM
switch r.getState() {
case Follower:
r.runFollower()
case Candidate:
r.runCandidate()
case Leader:
r.runLeader()
}
}
}
run
函数其实是一个死循环,根据状态运行不同的角色函数,我们先来看一下 follower
如何触发选举
// runFollower runs the FSM for a follower.
func (r *Raft) runFollower() {
didWarn := false
r.logger.Info("entering follower state", "follower", r, "leader", r.Leader())
metrics.IncrCounter([]string{"raft", "state", "follower"}, 1)
heartbeatTimer := randomTimeout(r.conf.HeartbeatTimeout)
for r.getState() == Follower {
select {
......
case <-heartbeatTimer:
// Restart the heartbeat timer
heartbeatTimer = randomTimeout(r.conf.HeartbeatTimeout)
// Check if we have had a successful contact
lastContact := r.LastContact()
if time.Now().Sub(lastContact) < r.conf.HeartbeatTimeout {
continue
}
// Heartbeat failed! Transition to the candidate state
lastLeader := r.Leader()
r.setLeader("")
......
r.logger.Warn("heartbeat timeout reached, starting election", "last-leader", lastLeader)
metrics.IncrCounter([]string{"raft", "transition", "heartbeat_timeout"}, 1)
r.setState(Candidate)
return
}
}
}
}
忽略其它 case 分支,当 heartbeatTimer
超时到期后,判断 lastContact
与 leader 上一次通信的时间,过长的话认为心跳失败。经过简单判断后,将状态设置成 Candidate
,返回后 run
继续根据状态来运行 runCandidate
函数
// runCandidate runs the FSM for a candidate.
func (r *Raft) runCandidate() {
r.logger.Info("entering candidate state", "node", r, "term", r.getCurrentTerm()+1)
metrics.IncrCounter([]string{"raft", "state", "candidate"}, 1)
// Start vote for us, and set a timeout
voteCh := r.electSelf()
// Make sure the leadership transfer flag is reset after each run. Having this
// flag will set the field LeadershipTransfer in a RequestVoteRequst to true,
// which will make other servers vote even though they have a leader already.
// It is important to reset that flag, because this priviledge could be abused
// otherwise.
defer func() { r.candidateFromLeadershipTransfer = false }()
electionTimer := randomTimeout(r.conf.ElectionTimeout)
// Tally the votes, need a simple majority
grantedVotes := 0
votesNeeded := r.quorumSize()
r.logger.Debug("votes", "needed", votesNeeded)
for r.getState() == Candidate {
select {
case rpc := <-r.rpcCh:
r.processRPC(rpc)
case vote := <-voteCh:
// Check if the term is greater than ours, bail
if vote.Term > r.getCurrentTerm() {
r.logger.Debug("newer term discovered, fallback to follower")
r.setState(Follower)
r.setCurrentTerm(vote.Term)
return
}
// Check if the vote is granted
if vote.Granted {
grantedVotes++
r.logger.Debug("vote granted", "from", vote.voterID, "term", vote.Term, "tally", grantedVotes)
}
// Check if we've become the leader
if grantedVotes >= votesNeeded {
r.logger.Info("election won", "tally", grantedVotes)
r.setState(Leader)
r.setLeader(r.localAddr)
return
}
......
case <-electionTimer:
// Election failed! Restart the election. We simply return,
// which will kick us back into runCandidate
r.logger.Warn("Election timeout reached, restarting election")
return
case <-r.shutdownCh:
return
}
}
}
electSelf
给自己投票,并且并行的将 RequestVote
发送给集群中所有其它节点processRPC
正常的接收 rpc 请求,如果是 leader 发来的,那么当前节点要退出 Candidate
状态,变为 follower
voteCh
里收到投票结果,如果达到 quorumSize
那么成功当选 leaderelectionTimer
选举超时,重新触发一次选举func (r *Raft) electSelf() <-chan *voteResult {
// Create a response channel
respCh := make(chan *voteResult, len(r.configurations.latest.Servers))
// Increment the term
r.setCurrentTerm(r.getCurrentTerm() + 1)
// Construct the request
lastIdx, lastTerm := r.getLastEntry()
req := &RequestVoteRequest{
RPCHeader: r.getRPCHeader(),
Term: r.getCurrentTerm(),
Candidate: r.trans.EncodePeer(r.localID, r.localAddr),
LastLogIndex: lastIdx,
LastLogTerm: lastTerm,
LeadershipTransfer: r.candidateFromLeadershipTransfer,
}
// Construct a function to ask for a vote
askPeer := func(peer Server) {
r.goFunc(func() {
defer metrics.MeasureSince([]string{"raft", "candidate", "electSelf"}, time.Now())
resp := &voteResult{voterID: peer.ID}
err := r.trans.RequestVote(peer.ID, peer.Address, req, &resp.RequestVoteResponse)
if err != nil {
r.logger.Error("failed to make requestVote RPC",
"target", peer,
"error", err)
resp.Term = req.Term
resp.Granted = false
}
respCh <- resp
})
}
// For each peer, request a vote
for _, server := range r.configurations.latest.Servers {
if server.Suffrage == Voter {
if server.ID == r.localID {
// Persist a vote for ourselves
if err := r.persistVote(req.Term, req.Candidate); err != nil {
r.logger.Error("failed to persist vote", "error", err)
return nil
}
// Include our own vote
respCh <- &voteResult{
RequestVoteResponse: RequestVoteResponse{
RPCHeader: r.getRPCHeader(),
Term: req.Term,
Granted: true,
},
voterID: r.localID,
}
} else {
askPeer(server)
}
}
}
return respCh
}
我们来看一下 candidate
如何发起选举请求
RequestVoteRequest
请求,term ++, 填充 LastLogIndex, LastLogTermRequestVote
给其它节点其它节点通过 processRPC
来处理 rpc 请求,对应于 requestVote
函数
// requestVote is invoked when we get an request vote RPC call.
func (r *Raft) requestVote(rpc RPC, req *RequestVoteRequest) {
defer metrics.MeasureSince([]string{"raft", "rpc", "requestVote"}, time.Now())
r.observe(*req)
// Setup a response
resp := &RequestVoteResponse{
RPCHeader: r.getRPCHeader(),
Term: r.getCurrentTerm(),
Granted: false,
}
......
// Check if we have an existing leader [who's not the candidate] and also
// check the LeadershipTransfer flag is set. Usually votes are rejected if
// there is a known leader. But if the leader initiated a leadership transfer,
// vote!
candidate := r.trans.DecodePeer(req.Candidate)
if leader := r.Leader(); leader != "" && leader != candidate && !req.LeadershipTransfer {
r.logger.Warn("rejecting vote request since we have a leader",
"from", candidate,
"leader", leader)
return
}
// Ignore an older term
if req.Term < r.getCurrentTerm() {
return
}
// Increase the term if we see a newer one
if req.Term > r.getCurrentTerm() {
// Ensure transition to follower
r.logger.Debug("lost leadership because received a requestVote with a newer term")
r.setState(Follower)
r.setCurrentTerm(req.Term)
resp.Term = req.Term
}
// Check if we have voted yet
lastVoteTerm, err := r.stable.GetUint64(keyLastVoteTerm)
if err != nil && err.Error() != "not found" {
r.logger.Error("failed to get last vote term", "error", err)
return
}
lastVoteCandBytes, err := r.stable.Get(keyLastVoteCand)
if err != nil && err.Error() != "not found" {
r.logger.Error("failed to get last vote candidate", "error", err)
return
}
// Check if we've voted in this election before
if lastVoteTerm == req.Term && lastVoteCandBytes != nil {
r.logger.Info("duplicate requestVote for same term", "term", req.Term)
if bytes.Compare(lastVoteCandBytes, req.Candidate) == 0 {
r.logger.Warn("duplicate requestVote from", "candidate", candidate)
resp.Granted = true
}
return
}
// Reject if their term is older
lastIdx, lastTerm := r.getLastEntry()
if lastTerm > req.LastLogTerm {
r.logger.Warn("rejecting vote request since our last term is greater",
"candidate", candidate,
"last-term", lastTerm,
"last-candidate-term", req.LastLogTerm)
return
}
if lastTerm == req.LastLogTerm && lastIdx > req.LastLogIndex {
r.logger.Warn("rejecting vote request since our last index is greater",
"candidate", candidate,
"last-index", lastIdx,
"last-candidate-index", req.LastLogIndex)
return
}
// Persist a vote for safety
if err := r.persistVote(req.Term, req.Candidate); err != nil {
r.logger.Error("failed to persist vote", "error", err)
return
}
resp.Granted = true
r.setLastContact()
return
}
lastVoteTerm
, lastVoteCandBytes
检查本次 term 内是否己经投完票了,raft paper 要求一个 term 内对一个节点只能投票一次persistVote
将投票结果持久化,最后 Granted 设为 true, 设置 lastContact 后返回这次分享就这些,以后面还会分享更多 etcd 与 raft 的内容。
[1]hashicorp raft: https://github.com/hashicorp/raft,
本文由哈喽比特于3年以前收录,如有侵权请联系我们。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/yOBBMG2bKaSACjleEWklMA
京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。
日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。
据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。
今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。
日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。
近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。
据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。
9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...
9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。
据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。
特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。
据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。
近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。
据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。
9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。
《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。
近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。
社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”
2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。
罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。