面试官：聊聊 etcd 中的 Raft 吧 Raft：(computer

Raft：(computer_science "Raft") 是近年来比较流行的一个一致性算法。它的原理比较容易理解，网上也有很多相关的介绍，因此这里我就不再啰嗦原理了，而是打算以 raft 在 etcd 中的实现1[1]为例，从工程的角度来讲讲这个算法的一个具体实现，毕竟了解原理只算是“纸上谈兵” ，离真正能把它应用起来还有很长一段距离。
如果你还不熟悉 raft ，这个经典的动画演示[2]、它的论文[3]以及这个 lecture[4]可能会对你有帮助。或者你也可以直接观看下面的视频，这是我作的一次技术分享，讲的是etcd 中 raft 模块的源码解析[5] 。说句题外话，很多 Conference 和 Meetup 都会把视频录像上传到 YouTube 上， YouTube 简直就是程序员的衣柜，每逛一次都有新收获。（方便播放，放一个 B 站链接）
OverviewEtcd 将 raft 协议实现为一个 library ，然后本身作为一个应用使用它。当然，可能是为了推广它所实现的这个 library ， etcd 还额外提供了一个叫raftexample[6] 的示例程序，向用户展示怎样在它所提供的 raft library 的基础上构建出一个分布式的 KV 存储引擎。
【面试官：聊聊 etcd 中的 Raft 吧】在 etcd 中， raft 作为底层的共识模块，运行在一个goroutine里，通过channel接受上层（etcdserver）传来的消息，并将处理后的结果通过另一个channel返回给上层应用，他们的交互过程大概是这样的：
文章插图
Raft Stack
这种全异步的交互方式好处就是它提高了性能，但坏处就是难以调试，代码看起来会很绕。拿 etcd 举例，很多时候你只看到它把一个消息 push 到一个 slice/channel 里面，然后这部分函数调用链就结束了，你无法直观的追踪到，到底是谁最后处理了这个消息。
Code Breakdown我们来看一下这个 raft library 里面都有哪些文件：
$ tree --dirsfirst -L 1 -I '*test*' -P '*.go'.├── raftpb├── doc.go├── log.go├── log_unstable.go├── logger.go├── node.go├── progress.go├── raft.go├── rawnode.go├── read_only.go├── status.go├── storage.go└── util.go下面按功能模块依次介绍：
raftpbRaft 中的序列化是借助于Protocol Buffer[7]来实现的，这个文件夹就定义了需要序列化的几个数据结构，我们先从Entry和Message开始看起：
Entry从整体上来说，一个集群中的每个节点都是一个状态机，而 raft 管理的就是对这个状态机进行更改的一些操作，这些操作在代码中被封装为一个个Entry 。
// #L203type Entry struct {Termuint64Indexuint64TypeEntryTypeData[]byte}

Term：选举任期，每次选举之后递增 1 。它的主要作用是标记信息的时效性，比方说当一个节点发出来的消息中携带的 term 是 2 ，而另一个节点携带的 term 是 3 ，那我们就认为第一个节点的信息过时了。
Index：当前这个 entry 在整个 raft 日志中的位置索引。有了Term和Index之后，一个 log entry 就能被唯一标识。
Type：当前 entry 的类型，目前 etcd 支持两种类型：EntryNormal[8]和EntryConfChange[9] ， EntryNormal 代表当前 Entry 是对状态机的操作， EntryConfChange 则代表对当前集群配置进行更改的操作，比如增加或者减少节点。
Data：一个被序列化后的 byte 数组，代表当前 entry 真正要执行的操作，比方说如果上面的Type是EntryNormal ，那这里的 Data 就可能是具体要更改的 key-value pair ，如果Type是EntryConfChange ，那 Data 就是具体的配置更改项ConfChange[10] 。 raft 算法本身并不关心这个数据是什么，它只是把这段数据当做 log 同步过程中的 payload 来处理，具体对这个数据的解析则有上层应用来完成。

MessageRaft 集群中节点之间的通讯都是通过传递不同的Message来完成的，这个Message结构就是一个非常 general 的大容器，它涵盖了各种消息所需的字段。

// #L239type Message struct {TypeMessageTypeTouint64Fromuint64Termuint64LogTermuint64Indexuint64Entries[]EntryCommituint64SnapshotSnapshotRejectboolRejectHintuint64Context[]byte}

Type：当前传递的消息类型，它的取值有很多个，但大致可以分成两类：
Raft 协议相关的，包括心跳 MsgHeartbeat、日志 MsgApp、投票消息 MsgVote 等。
上层应用触发的（没错，上层应用并不是通过 api 与 raft 库交互的，而是通过发消息），比如应用对数据更改的消息 MsgProp(osal) 。

不同类型的消息会用到下面不同的字段：