SOFAJRaft 源码解析二（揭开日志复制、心跳的面纱）

见解分享

2023-10-01 05:28:23

分布式共识：SOFAJRaft 的日志复制和心跳机制

在现代分布式系统中，维护数据一致性至关重要。分布式共识算法作为解决此难题的利器，为分布式系统提供了可靠的数据复制机制。本文将深入探索 SOFAJRaft 中日志复制和心跳机制的实现原理，揭秘分布式系统如何确保数据安全和可靠性。

日志复制：确保数据一致性

日志复制是一种将数据从一个节点复制到其他节点的技术，以保证数据一致性。在 SOFAJRaft 中，日志复制由三个关键组件实现：

Replicator： 负责从日志管理器中获取数据并将其复制到其他节点。
LogManager： 管理日志，提供追加、获取和截断日志等操作。
LogStorage： 持久化地存储日志，确保数据即使在节点故障时也能恢复。

SOFAJRaft 的日志复制过程如下：

Leader 节点将数据追加到自己的日志中。
Replicator 从日志管理器获取数据。
Replicator 将数据复制到其他节点。
其他节点将数据追加到自己的日志中。

此过程确保所有节点上的数据保持一致，即使某个节点发生故障。

心跳机制：检测节点故障

心跳机制是一种检测节点故障的技术，确保分布式系统在故障情况下保持可用性。在 SOFAJRaft 中，心跳机制由两个组件实现：

HeartbeatSender： 定期向其他节点发送心跳消息。
HeartbeatReceiver： 接收其他节点的心跳消息。

SOFAJRaft 的心跳机制过程如下：

Leader 节点定期向其他节点发送心跳消息。
其他节点收到心跳消息后，将其保存起来。
如果某个节点在一段时间内未收到心跳消息，则认为该节点已故障。
其他节点选举一个新的 Leader 节点。

此过程确保在 Leader 节点故障的情况下，系统能够快速恢复，避免数据丢失或不可用。

代码示例：SOFAJRaft 日志复制

public class Replicator implements Runnable {

    private final LogManager logManager;
    private final Map<PeerId, RemoteReplicator> remoteReplicators;

    public Replicator(LogManager logManager, Map<PeerId, RemoteReplicator> remoteReplicators) {
        this.logManager = logManager;
        this.remoteReplicators = remoteReplicators;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 从日志管理器获取日志条目
                List<LogEntry> logEntries = logManager.getUnstableLogEntries();

                // 将日志条目复制到其他节点
                for (RemoteReplicator remoteReplicator : remoteReplicators.values()) {
                    remoteReplicator.replicate(logEntries);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码示例：SOFAJRaft 心跳机制

public class HeartbeatSender implements Runnable {

    private final LeaderState leaderState;
    private final Map<PeerId, RemoteHeartbeatReceiver> remoteHeartbeatReceivers;

    public HeartbeatSender(LeaderState leaderState, Map<PeerId, RemoteHeartbeatReceiver> remoteHeartbeatReceivers) {
        this.leaderState = leaderState;
        this.remoteHeartbeatReceivers = remoteHeartbeatReceivers;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 定期向其他节点发送心跳消息
                for (RemoteHeartbeatReceiver remoteHeartbeatReceiver : remoteHeartbeatReceivers.values()) {
                    remoteHeartbeatReceiver.sendHeartbeat(leaderState.getTerm());
                }

                // 睡眠一段时间
                Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}