写真 分散一貫性分散環境における一貫性とは、データが複数のコピーにわたって一貫性を維持できるかどうかを指します。 分散コンセンサスアルゴリズム一般的なコンセンサス アルゴリズムには、Paxos アルゴリズム、Raft アルゴリズム、ZAB アルゴリズムなどがあります。
写真 Raft アルゴリズムの使用シナリオ一般的に、次の 2 つのシナリオで使用されます。
ラフトアルゴリズムの基礎Raft はアルゴリズムのプロセスを、リーダー選出、ログ複製、安全性の 3 つのサブ問題に分割します。 役割
写真 Raft アルゴリズムでは、一度に最大 1 人のリーダーが存在し、通常の操作中にはリーダーとフォロワーのみ存在します。 状態遷移写真 状態切り替えプロセス:
任期任期: ノードがリーダーとして機能する期限として理解できます。 Raft は時間を用語に分割します。各用語は単調に増加する番号 (用語番号) によって識別されます。労働期間は長くても短くても、あるいはまったくない場合もあります。
写真 コミュニケーションRaftのサーバー ノード間の通信は、次の 2 つの RPC 呼び出しを通じて行われます。
写真 リーダー選挙初期状態初期状態では、各ノードの役割はフォロワーであり、ターム番号は1です(ターム番号は1から始まると仮定) 写真 ただし、選挙をトリガーする状況が 2 つあります。
選挙選挙は 2 つの状況でトリガーされます。1 つは初期起動時、もう 1 つはリーダーがフォロワーにハートビートを送信できないときです。5 つのノードがあると仮定し、図を使用して選挙がどのように実行されるかを見てみましょう。
初回起動時: ノードを初めて起動する場合の通常のプロセスは次のとおりです。 写真 リーダーが失敗した場合: この時点ではノード 2 がリーダー ノードですが、失敗したため、選挙に参加するノードは 4 つになります。 写真 選挙条件任期中は 1 つのノードにのみ投票でき、過半数の票を獲得したノードのみがリーダーになることができるため、任期中に生成されるリーダーは 1 人だけになります。 ログ同期一言でまとめると、リーダーのログがまったく同じ方法で複数のフォロワー サーバーにコピーできることを確認します。 わかりました!同期する方法を見てみましょう ログ構造Raft アルゴリズムでは、各ノードはシステム内のすべての状態変化の記録を含むログを保持します。それぞれの状態の変化はログ エントリと呼ばれます。 まず、ログ構造と右側の説明を見てみましょう。 写真 グラフ内の各ノードにはログ (log) の独自のコピーが保存され、各ログ レコードには次の内容が含まれます。 • インデックス(ログインデックス):ログ内のレコードの位置。連続して単調に増加する整数。 • 任期: ログ レコードが作成された時点のリーダーの任期。上の図には 3 つの項があります。 • コマンド: クライアント要求によって指定され、ステートマシンが実行する必要がある命令 実行プロセスログ構造を理解した後、ログ同期がどのように開始されるかを見てみましょう。 永続的なログ保存の条件 フォロワー ノードは、リーダー ノードに書き込み成功応答を返す前に、まずレコードをディスクに安全に書き込む必要があります。 ログ レコードが半数以上のノードに保存されている場合、そのレコードはコミットされたとみなされます。これは Raft の非常に重要な機能です。レコードがコミットされると、ステート マシンがレコードを安全に実行できることを意味します。 プロセスは次のとおりです。 写真
一貫性チェックRaft は AppendEntries RPC メッセージを介してこれを検出します。
写真 写真 ログの一貫性Raft アルゴリズムの目的は、すべてのノードの一貫性を確保することです。つまり、特定のノードでログ エントリが送信された場合、このログ エントリはすべてのノードでも送信されなければなりません。
要約するRaft アルゴリズムは、リーダー選出とログ複製のメカニズムを導入することで分散システムのコンセンサスと一貫性を保証する、簡潔で効率的な分散一貫性アルゴリズムです。 |
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