共识算法入门
aft 算法
算法动画演示:http://thesecretlivesofdata.com/raft/
节点的三种角色:跟随者(follower)、候选人(candidate)、领导者(leader)
最大容错故障节点:(N - 1)/ 2
选举超时(election timeout):一个节点在成为候选节点(candidate)之前等待的时间,150ms 到 300ms 之间的随机值
心跳超时(heartbeat timeout):心跳超时
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pbft 算法
最大容错节点数:3f + 1 <= N
算法基本流程:
客户端发送请求给主节点
主节点广播请求给其他节点,节点执行 pbft 算法三阶段共识流程
节点处理完三阶段流程后,返回消息给客户端
客户端收到来自 f + 1 个节点的相同消息后,代表共识已经完成
pbft 算法核心三阶段流程:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/1a/1a750ca227a5079f4ca92d89e7e02f12.png)
v:视图编号
d:客户端消息摘要
m:消息内容
n:在[h,H]区间之间,请求编号
i:节点编号
<PRE-PREPARE,v,n,d>进行主节点签名
Pre-prepare 阶段:节点收到 pre-prepare 消息后,会有两种选择,一种是接受,一种是不接受。什么时候才不接受主节点发来的 pre-prepare 消息呢?一种典型的情况就是如果一个节点接受到了一条 pre-pre 消息,消息里的 v 和 n 在之前收到里的消息是曾经出现过的,但是 d 和 m 却和之前的消息不一致,或者请求编号不在高低水位之间(高低水位的概念在下文会进行解释),这时候就会拒绝请求。拒绝的逻辑就是主节点不会发送两条具有相同的 v 和 n ,但 d 和 m 却不同的消息。
Prepare 阶段:节点同意请求后会向其它节点发送 prepare 消息。这里要注意一点,同一时刻不是只有一个节点在进行这个过程,可能有 n 个节点也在进行这个过程。因此节点是有可能收到其它节点发送的 prepare 消息的。在一定时间范围内,如果收到超过 2f 个不同节点的 prepare 消息,就代表 prepare 阶段已经完成。
Commit 阶段:于是进入 commit 阶段。向其它节点广播 commit 消息,同理,这个过程可能是有 n 个节点也在进行的。因此可能会收到其它节点发过来的 commit 消息,当收到 2f+1 个 commit 消息后(包括自己),代表大多数节点已经进入 commit 阶段,这一阶段已经达成共识,于是节点就会执行请求,写入数据。
![](https://static001.geekbang.org/infoq/ed/ed9c6ea142cd33b7bb7315b7026f2f1c.png)
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