理解 Nacos 的领导者选举：Raft 算法的角色

1. Nacos 的选举机制

Nacos 是一个支持分布式集群的服务治理工具，当 Nacos 以集群模式运行时，需要通过选举机制来选择一个“领导者”节点（Leader），这个 Leader 负责处理服务注册、注销、心跳检测等操作（也就是更新服务注册表），而其他节点作为“跟随者”（Follower），负责监听并同步领导者的数据。

Nacos 的选举机制是基于 Raft 算法 实现的，Raft 能够在分布式场景中保证集群的一致性，并在节点故障时快速选出一个新的领导者。

2. 什么是Raft 算法

Raft 是一种为实现分布式系统一致性而设计的算法，它可以简单理解为一种“选班长”的流程。可以把 Raft 集群中的每个节点看作是一个“学生”，它们需要选出一个“班长”（领导者）来管理班级（集群中的事务）。班长负责处理所有事情，并让其他学生跟着它同步。

Raft 的主要过程分为 选举 和 日志同步 两部分：

选班长（领导者选举）

1. 随机竞选：

   • 每个节点有一个随机的倒计时（称为“选举超时时间”）。
   • 如果一个节点的倒计时结束，而它还没收到班长的“心跳信号”，它会宣布自己竞选班长（成为候选人），并向其他节点请求投票。

2. 多数投票：

   • 每个节点只能投一票，投票规则是：如果候选人比当前班长“靠谱”（任期号更大或日志更完整），就投票。
   • 如果某个候选人获得了超过一半的票数，它就当选为班长，其他节点变成跟随者。

3. 心跳维持领导权：

   • 班长会定期发送“心跳信号”给其他节点，告知它们“我还在呢”。
   • 如果心跳信号中断，其他节点会重新进入选举阶段。

班级事务一致（日志同步）

假设班长开始处理事务时，比如某个客户端要注册一个服务：

1. 班长记录事务：

   • 班长先把客户端的请求写到自己的“任务清单”（日志）。

2. 通知全班同学：

   • 班长把这个任务同步到其他节点（全班同学）。

3. 多数同意后执行：

   • 当超过一半的同学都收到了这项任务，班长才能宣布：“任务通过，大家开始执行吧！”

4. 故障恢复：

   • 如果班长挂了，同学们再次选班长，并继续未完成的任务。

3. 总结

• Nacos 的选举机制基于 Raft 算法，它确保了在分布式集群中选出一个稳定的领导者（Leader）。
• Raft 就像班级的“选班长”流程，领导者负责安排任务并和其他节点保持一致。
• 这种机制保证了即使某些节点出现故障，系统仍然能可靠地运行。