从本文开始，我们将基于raft构建分布式kv。Raft是一种分布式共识算法，主要保证分布式系统中各个节点的数据一致性。raft算法比较复杂，因为它解决的分布式一致性问题本来就是一个难题。raft算法的实现可以分为三个部分：Leader选举日志复制安全如果对raft算法不熟悉，可以看看这个网站的动画展示：http://thesecretlivesofdata.com/raft非常形象地展示了raft算法面临的问题以及raft算法解决问题的基本过程。当然raft算法的论文也很值得参考：https://github.com/maemual/raft-zh_cn我在网上也找到了一个不错的raft算法系列文章：https://www.raft-zh_cncodedump.info/post/20180921-rafthttps://blog.betacat.io/post/raft-implementation-in-etcd看完这些资料，你应该对raft算法有了一个大概的了解，然后你就可以看到如何实施它。本文暂时只介绍第一个Leader选举问题，对应TinyKV中的Project2aa部分。在raft集群中，节点分为三种状态：Follower（追随者）、Candidate（候选者）、Leader（领导者）。节点的初始状态是Follower。Follower节点需要周期性的获取Leader的心跳信息来维护自己的状态。Follower节点有一个超时时间（ElectionTimeout）。在此期间，如果没有收到Leader的心跳信息，就会认为集群中没有Leader，然后发起选举。选举的具体过程：如上图所示，节点A的ElectionTimeout先到，于是将自己的状态变为Candidate，并将任期号Term加1（图中初始任期号为0，加1后变为1)，然后给自己投票，向B和C两个节点发送requesttovote消息。节点B和C发现自己的任期数小于A的任期数，因此将投票给A。节点A收到回复后，计算投票是否超过节点数的一半，如果满足，则将成为领导者。以上是Leader选举的理想情况。严格来说，候选人节点启动选举后，它需要维持国家，直到以下情况发生：它本身赢得了选举。其他节点赢得了选举。Leader的第一个case就是上面说的选举过程。自己发起选举，获得半数以上节点的选票，成为Leader。Inthesecondcase,ifduringtheelectionprocess,othernodesbecomecandidatesandwintheelection,thenitreceivestheAppendEntryRPCmessagefromthenewLeader,andifthetermnumberofthenewLeaderisgreaterthanitsown,thenItwill认为Leader有效，将自己变为Follower。第三种情况对应节点在选举中既没有输也没有赢。如果集群中有偶数个节点，两个节点同时发起选举，就有可能出现这种情况。在这种情况下，选举将无效。.Whentheelectiontimeoutcomesagain,ifthereisstillnonewLeader,theCandidatewillinitiateanewroundofelections.说到代码实现，首先，初始逻辑在tick函数中，会被外层调用。我们需要判断该节点的选举超时时间是否超时，如果超时，则需要发起选举。//tick通过asingletick.func(r*Raft)tick(){//YourCodeHere(2A).switchr.State{caseStateLeader://...caseStateFollower,StateCandidate:r.electionElapsed++ifr.electionElapsed>=r.electionTimeout{//发起新的选举r.startElection()}}}发起选举，将自己改为Candidate，任期号+1，为自己投票。然后需要向其他节点发送MsgRequestVote类型的消息。MsgRequestVote消息中需要包含当前节点最后一条日志的Index和Term，以便Follower判断该节点的日志是否是最新的。其他Follower节点收到MsgRequestVote消息后开始处理，处理时需要注意几点：如果msg的Term小于自己的Term，直接拒绝该消息；如果msg的Term比自己的大，需要改成Follower（如果不是Follower），更新Term需要查看msg的term号和索引号。如果msg的日志不是最新的，则拒绝该消息。所有验证通过后，Follower节点将投赞成票，并向Candidate节点发送MsgRequestVoteResponse消息。Candidate节点收到MsgRequestVoteResponse消息后，需要记录投票结果，然后计算投票是否满足：如果拒绝投票超过节点数的1/2，则选举失败，Candidate节点成为Follower状态；如果赞成票数超过节点数的1/2，则选举成功。如果选举成功，需要将自己的状态变为Leader，然后向其他节点发送一个空数据Entry的MsgAppend消息，以防止其他节点继续发起选举。附言。具体代码实现请参考etcd的raft，然后在此基础上手动实现TinyKV中的代码。
