Raft 配置变更 Configuration Changes 拾遗


## 背景

仔细思考了 Raft 关于配置变更的内容,发现论文中的搞法用代码根本无法实现…….然后开始了 search 的阶段,翻到知乎一篇文章和作者的博士论文,感觉用这个可以实现配置变更。

在这里稍微记录一下。

新的发现

知乎作者 孙建良 的一篇 《Raft 一致性协议》 专栏里,提到了 Raft 作者的长达 240 页的博士论文里,关于配置变更的详细实现。

首先,要解决的问题:分布式集群机器的增减。

新的发现是什么呢?

答:每次只向集群添加一个节点。

Raft phd 34 页:

首先解释一下这幅图:蓝色方框里显示 old 配置的大多数,红色方框里显示 new 配置的大多数。我们以 b 为例,b 中,向原本 3 个节点的集群添加一个节点变成 4 个节点(暂时不考虑 2n + 1 问题),那么,如果 leader 崩溃,无论是新的配置,还是旧的配置,肯定存在节点交集。在 b 中,old 配置想赢得选举,必须有 2 个节点支持,new 配置要想赢的选举,必须有 3 个节点支持(新配置是 4 个节点),那么他们必然就有一个相交的节点。

这将带来什么影响?

任何一方想赢得选举,都必须争取这个节点的选票。换句话说,同一时刻,有且只有一个 leader 产生。无论是新的,还是旧的。这样就解决了之前那篇文章提到的“出现 2 个 leader 的问题”。

然后我们再假设一下:

我们有一个集群,现在有 3 个节点,然后我们添加一个节点,并更新了 leader 的配置为 4 节点,然后把复制到其他 2 个节点,这时,leader 出现了崩溃,重新选举。

这个时候,会有 2 个结果:

  1. 新配置复制到了集群的大多数(大多数的值在这里必须大于 2 (包括 leaer 自身))。
    • 如果新配置复制到了大多数集群,那么新 leader 肯定使用的是新的配置。
  2. 新配置没有复制到集群的大多数。
    • 如果新配置没有复制到大多数集群,那么新 leader 肯定使用的是老的配置。

代码如何实现?

通过上面的分析,实现起来就比较简单了。

思路:

  1. 每次只增加一个节点,如果要增加 2 个节点,必须等上次那个节点添加成功,才能继续添加。否则会出现双 leader 的情况。
  2. 添加节点时,新节点使用的自然是新的配置。
  3. 添加的第一步,是否应该是将新节点的日志和 leader 进行同步?如果同步,那么新节点将有可能成为 leader,如果不同步,新节点只能是 follower。
  4. 第二步,leader 将新的配置把自身先更新,然后并行的发送到其他 follower。等待反馈,如果大部分节点复制成功,那么,leader ,新的配置就成功了。

意外:

如果 leader 复制的过程中出现了崩溃,那么就重新开始选举,此时,一共有 4 个节点,可以确定的是:leader + 新节点都是 new 配置,而,另外两个的配置不一定。关键就在于这两个节点的配置,如果有一个是新的配置,那么选举出来的,肯定是 new 配置的 leader。反之,肯定是 old 配置的 leader。

如果选举出来的是 new 配置节点,那么需要将这个集群的配置刷新,即在此将配置重新发送到所有 follower。

如果选举出来的是 old 配置节点,那么,old 集群 leader 也照样并行的刷新他所在的 3 个节点(包括自己)。 新的节点直接忽略。

在客户端,如果添加节点失败,则进行重试。

参考

英文 paper pdf 地址

Raft paper 中文翻译 —— 寻找一种易于理解的一致性算法(扩展版)

Raft 作者讲解视频

Raft 作者讲解视频对应的 PPT

一个简单的讲解 Raft 协议的动画

Raft 一致性协议——知乎 孙建良

别再怀疑自己的智商了,Raft协议本来就不好理解 —– 老钱

Raft 作者 240 页的博士论文

EOF

评论

Your browser is out-of-date!

Update your browser to view this website correctly. Update my browser now

×