Лекция: Алгоритм Консенсуса Raft

Введение

• Приветствие от Дениса на канале Литл Анна
• Обсуждение бизнес-процессов и информационных систем
• Тема лекции: Алгоритм консенсуса на примере Raft

Консенсус

• Консенсус: группа участников принимает решение, учитывая мнения большинства
• Важность в информационных системах:
  • Определение правильных данных
  • Хранение данных на нескольких серверах
  • Учет непостоянства IT технологий (например, сбои серверов)
• Основная цель: создание надежной системы из ненадежных компонентов

Алгоритм Raft

• Протокол консенсуса в сетях ненадежных вычислений
• Пример: база данных с одной нодой (нет нужды в консенсусе)
• Проблема консенсуса: множественные ноды и сервера баз данных

Состояния нод:

1. Последователь Follower
2. Кандидат Candidate
3. Лидер Leader

• Начальное состояние всех нод - последователь
• Процедура выбора кандидата и лидера:
  • Ноды начинают с состояния последователя
  • При отсутствии лидера переходят к состоянию кандидата
  • Кандидаты рассылают запросы на голосование
  • Получив большинство голосов, кандидат становится лидером

Работа лидера

• Изменения поступают через лидера
• Лидер записывает изменения в лог и рассылает их остальным нодам
• При подтверждении от большинства нод, изменение фиксируется
• Процесс называется публикацией логов

Таймауты выбора лидера

• Два таймаута:
  1. Таймаут выборов (150-300 секунд)
  2. Периодичность рассылки лидерских сообщений Heartbeat Timeout
• При получении сердцебиения, ноды сбрасывают таймауты
• При отключении лидера, происходит переголосование
• Если две ноды одновременно становятся кандидатами, происходит распределение голосов, процесс перезапускается при отсутствии большинства

Репликация логов и обработка сетевых ошибок

• Пример записи значений (5, затем +2)
• Обработка сетевых ошибок:
  • Кластер разделяется, часть нод теряет связь
  • Каждая часть выбирает своего лидера
  • Клиенты шлют запросы различным нодам
  • Запись фиксируется только при большинстве голосов
  • При восстановлении связи, некорректные записи удаляются, обновляется состояние кластера

Заключение

• Ссылка на научную работу по алгоритму Raft
• Визуализация работы алгоритма
• Призыв к подписке и оставлению комментариев