mit6.824lab2A Raft

寫在前面

最近更新的可能會比較慢，因爲分佈式系統這個部分到目前還是爲愛發電。上個月是在開學考試的階段，接下來可能會受一些項目或者學習課程安排上的影響，不過這個內容會堅持下去的。
lab2A的內容主要是關於Raft中server選舉的實現，論文中的Figure2以僞代碼的格式給出了很多較爲詳盡的解釋，沒有出大問題的話我打算跟着Figure2的框架來進行操作。lab2A在分析過程中看了中文的翻譯解釋版(英語水平有點爛)，po一下。

Figure 2：

整體架構

Raft結構體是每一個server都具備一個的，作爲狀態機的存在。每一個server就本質上並無差距，只是其所處的狀態機的狀態不同。

1. 我們定義了三種狀態：Follower, Candidate, Leader。
2. RPC通信的方式定義兩種：AppendEntries RPC, RequestVote RPC。（採用sendXXX()調用其他server的XXX()方法，例如sendAppendEntries_RPC）
3. 定義時鐘檢查Timer：electionTimer, heartbeatTimer

論文中的Figure 4較爲形象地表示了這個過程，Figure 5則是從時間的維度上看的：

狀態對應的產生事件

• Follower:
  處理AppendEntries RPC
  處理RequestVote RPC
electionTimer超時

• Candidate
  處理AppendEntries RPC
  處理RequestVote RPC
electionTimer超時
  發起投票sendRequestVote

• Leader
  處理AppendEntries RPC
  處理RequestVote RPC
electionTimer超時
  heartbeatTimer超時
  發送更新心跳包sendAppendEntries

衝突避免

AppendEntries RPC和RequestVote RPC是處在一個新go routine之中的，爲了防止同時調用產生互斥，用mutex鎖一下保平安。
對於electionTimer和heartbeatTimer，在生成Raft實例的時候多生成一個go routine，之後我們採用選擇切換的方式處理timer的timeout定時事件，並行調用sendAppendEntries和sendRequestVote。

Access

Accessed in 2023/10/6 15:30(UTC +8:00)

Test (2A): initial election ...
  ... Passed --   3.1  3   46    5618    0
Test (2A): election after network failure ...
  ... Passed --   4.5  3  106    8244    0
Test (2A): multiple elections ...
  ... Passed --   5.4  7  534   43952    0
PASS
ok  	6.5840/raft	12.963s

改動部分

結構體改動部分：Raft, RequestVoteArgs, RequestVoteReply, AppendEntriesArgs, AppendEntriesReply
新增函數：convertTo(轉換狀態), AppendEntries, sendAppendEntries(仿照Request...), broadcastHeartbeat(要鎖), startElection(要鎖), randTimeDuration(raft不等要求)

之後就是在文件raft.go中代碼有提示需要在加"Your code here (2A)"的地方加了，都是對於原有的函數功能的實現。