Raft

问题和重要性

在构建分布式系统时，一个主要目标通常是实现容错性。也就是说，如果网络中的某个节点宕机，或者出现网络分区，整个集群不会崩溃。参与分布式一致性协议的节点集群必须就值达成一致，一旦达成决策，该选择就是最终确定的。

分布式一致性算法通常采用复制的状态机和日志的形式。每个状态机从其日志接收输入，并代表要复制的值，例如，哈希表。它们允许一组机器作为一个统一的整体工作，即使其成员中的一些发生故障也能生存。

两个著名的分布式一致性算法是Paxos和Raft。Paxos被Google在Chubby等系统中使用，而Raft被用于tikv或etcd等系统中。Raft通常被认为比Paxos更易于理解且更容易实现。

设计

Raft通过日志复制状态机。如果你能确保所有机器都有相同的日志序列，在按顺序应用所有日志后，状态机将达到一致状态。

一个完整的Raft模型包含4个基本部分

1. 共识模块，核心共识算法模块；

2. 日志，保存Raft日志的地方；

3. 状态机，保存用户数据的地方；

4. 传输，通信的网络层。

注意：此Rust版本的Raft实现仅包含核心共识模块，不包括其他部分。Raft crate中的核心共识模块是可定制的、灵活的、健壮的。您可以直接使用Raft crate，但需要自己构建日志、状态机和网络传输组件。

使用raft crate

您可以使用rust-protobuf或Prost来编码/解码gRPC消息。我们默认使用rust-protobuf。要使用Prost，请使用prost-codec特性构建（或依赖）Raft，不要使用默认特性。

开发Raft crate

Raft使用最新的stable Rust版本构建，使用2018版。最低支持版本为1.44.0。

使用rustup可以这样开始

rustup component add clippy
rustup component add rustfmt

为了使您的PR合并，以下操作必须无错误完成

cargo test --all && \
cargo clippy --all --all-targets -- -D clippy::all   && \
cargo fmt --all -- --check

您可以选择安装cargo-watch，以便在编辑时自动重新构建

cargo watch -s "cargo check"

修改Protobufs

请参阅proto子目录中的说明。

基准测试

我们使用Criterion进行基准测试。

目前正在努力构建适当的基准测试套件。如果您想帮忙，请告诉我们！感兴趣吗？

您可以通过安装gnuplot然后运行来运行基准测试

cargo bench

您可以在target/criterion/report/index.html中查看与基准测试相关的图表和图表。

您可以检查两个分支之间的性能

git checkout master
cargo bench --bench benches -- --save-baseline master
git checkout other
cargo bench --bench benches -- --baseline master

这将报告每个基准测试的相对增加或减少。

致谢

感谢etcd提供的惊人的Go实现！

使用Raft crate的项目

• TiKV，一个由Rust和Raft驱动的分布式事务键值数据库。

进一步研究链接

• Raft网站
• 数据的秘密生活 - Raft
• Raft论文
• Raft论文
• Raft Refloated
• 在Rust中实现Raft
• 在2018年RustConf中使用Rust的Raft