? ? ratis是raft協(xié)議java版本的開源實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，位于Apache項(xiàng)目下。項(xiàng)目git地址：https://github.com/apache/ratis。raft協(xié)議是基于日志的強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)模型的共識(shí)算法。leader選舉、集群數(shù)據(jù)同步都離不離開日志。ratis最終目的是為了實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的高可用性，對(duì)于具體的應(yīng)用程序，ratis使用狀態(tài)機(jī)（StateMachineUpdater）對(duì)具體的應(yīng)用程序抽象隔離，保證ratis實(shí)現(xiàn)raft協(xié)議的純粹性和可移植性。
1、Ratis結(jié)構(gòu)梳理
1、raft協(xié)議
2、mutli-raft協(xié)議
2、ratis正常工作模型
客戶端向raftServerImpl提交請(qǐng)求，請(qǐng)求最終由 RaftLog、LogAppender、LeaderState、StateMachineUpdater、StateMachine共同完成。具體步驟如下：
? ? 1、客戶端向RaftServerImpl發(fā)送請(qǐng)求
? ? ?2、RaftServerImpl將請(qǐng)求發(fā)送給RaftLog，構(gòu)建日志并寫入日志文件。
? ? 3、RaftServerImpl將請(qǐng)求提交給LeaderState（返回一個(gè)CompelableFuture），等待請(qǐng)求處理完成。
? ? 4、LogAppender檢測(cè)到新增日志，復(fù)制日志到對(duì)應(yīng)的Follower節(jié)點(diǎn)，并等待節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)。
? ? 5、LogAppender接收到Follower節(jié)點(diǎn)日志提交成功響應(yīng)后，將日志發(fā)送給LeaderState提交。
? ? 6、LeaderState檢測(cè)到大所屬節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)同步成功后，提交日志，并通知StateMachineUpdater服務(wù)
? ? 7、StateMachineUpdater服務(wù)檢測(cè)到新提交的日志，讀取日志并發(fā)送給StateMachine（應(yīng)用程序通過該步驟接收到客戶請(qǐng)求）并處理日志。
? ? 8、StateMachine處理完成提交的日志，將對(duì)應(yīng)日志在LeaderState中的CompletableFuture狀態(tài)更新為完成。
? ? 9、RaftServerImpl通過CompletableFuture接收到處理結(jié)果，并返回給客戶端。
3、ratis啟動(dòng)
? ? ratis啟動(dòng)可以分解成三個(gè)部分：1、初始化；2、leader選舉；3、啟動(dòng)leader；
1、初始化
? ? 初始化部分是指Ratis正常工作的必要模塊的初始化和啟動(dòng)。其中就包括：1、RaftServerImpl的初始化；2、LifeCycle生命周期管理器初始化；3、StateMachineUpdater應(yīng)用日志服務(wù)器的初始化和啟動(dòng)，以及作為初始角色Follower對(duì)應(yīng)的服務(wù)FollowerState的初始化和啟動(dòng)。其中RaftServerImpl、LifeCycle、StateMachineUpdater不論節(jié)點(diǎn)屬于什么角色，這三個(gè)服務(wù)都是必要服務(wù)。
啟動(dòng)順序?yàn)椋?/p>
? ? 1、有代理服務(wù)初始化LifeCycle生命周期控制器
? ? 2、構(gòu)建RaftServerImpl服務(wù)實(shí)例，調(diào)用start方法啟動(dòng)該服務(wù)（這里的star并不是啟動(dòng)一個(gè)單獨(dú)線程）
? ? 3、由RaftServerImpl初始節(jié)點(diǎn)角色管理服務(wù)，并將Follower作為初始角色啟動(dòng)（設(shè)置角色為：follower，啟動(dòng)角色對(duì)應(yīng)的后臺(tái)服務(wù)FoloowerState）。
? ? 4、設(shè)置集群為運(yùn)行狀態(tài)（更新LifeCycle的狀態(tài)）? ??
2、leader選舉
? ? ratis的leader選舉是由Follower后臺(tái)服務(wù)FollowerState觸發(fā)，在指定的超時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)沒有接收到Leader心跳請(qǐng)求，就觸發(fā)節(jié)點(diǎn)角色的變更（由Follower角色變更為 Candidate角色，并啟動(dòng)Candidate角色對(duì)應(yīng)的后臺(tái)服務(wù)LeaderElection），開啟Raft 候選人的leader選舉流程。
如1.2圖：
? ? 第10步：指Follower角色對(duì)應(yīng)的后臺(tái)服務(wù)FollowerState在指定時(shí)間內(nèi)沒有接收到Leader的心跳信息，于是觸發(fā)角色變更。
? ? 第11步：FollowerState -> RaftServerImpl#changeToCandidate指FollowerState通過Raft頂層服務(wù)RaftServerImpl變更節(jié)點(diǎn)角色，并結(jié)束當(dāng)前服務(wù)（結(jié)束FollowerState服務(wù)）
? ? 第12步：RaftServerImpl -> RoleInfo#startLeaderElection指RaftServerImpl通知RoleInfo將節(jié)點(diǎn)角色變更為：Candidate
????第13步：并啟動(dòng)leader選舉（也就是Candidate角色對(duì)應(yīng)的后臺(tái)服務(wù) - LeaderElection服務(wù)）
? ? ? ?LeaderElection服務(wù)啟動(dòng)后，就開始向配置文件中配置的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送投票請(qǐng)求。正常清情況下投票請(qǐng)求分為兩個(gè)階段：
? ? ? ? ? ? 1、預(yù)選階段 - Phase.PRE_VOTE
? ? ? ? ? ? ? ? 預(yù)選階段抓喲是檢查當(dāng)前集群是否存在合法的leader，該步驟可以通過配置：raft.server.leaderelection.pre-vote?關(guān)閉該步驟。??
? ? ? ? ? ? 2、競(jìng)選階段 - Phase.ELECTION
? ? ? ? ? ? ? ? 競(jìng)選階段就是正式leader競(jìng)選，candidate向各節(jié)點(diǎn)開始拉票，并在指定節(jié)時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)得到的投票情況。
3、leader啟動(dòng)
leader的啟動(dòng)由LeaderElection選舉通過觸發(fā)。如圖1.2時(shí)序圖所示:
? ? 第14步：由LeaderElection調(diào)用RaftServerImpl#changeToLeader，開啟leader上位。
? ? 第15步：RaftServerImpl調(diào)用RoleInfo#shutDownElection，關(guān)閉LeaderElection后臺(tái)服務(wù)。
? ? 第17步：RaftServerImpl調(diào)用RoleInfo#becomeLeader，將節(jié)點(diǎn)的角色設(shè)置為：leader，并初始化啟動(dòng)LeaderStateImpl。
? ? 第18步：LeaderState初始化并啟動(dòng)LogAppender，開啟leader日志同步后臺(tái)服務(wù)。
至此，Ratis服務(wù)leader上位就結(jié)束，可以開啟正常的服務(wù)請(qǐng)求處理了。
