使用 Raft Scope 观察 Raft 算法的趣味之旅

学习新算法总是一件令人头疼的事情，尤其当它是像 Raft 算法这样复杂的分布式一致性算法时。然而，如果您知道解决问题的方法，事情就会变得简单得多。Raft Scope 正是为此而生的，它是一个交互式演示程序，可让您亲眼见证 Raft 集群的实际运行方式，即使您缺乏分布式系统的背景知识。

Raft Scope 是由 Raft 算法的原始作者 Diego Ongaro 开发的，它模拟了一个分布式系统，其中包含领导者、追随者和候选人。您可以通过向集群发送请求来与该系统进行交互，并实时观察集群如何响应。

这不仅仅是观察集群。Raft Scope 还提供了一个漂亮的界面，使您可以逐步跟踪每个请求的处理过程，从它被发送到领导者开始，直到它被提交到集群为止。这使得了解 Raft 算法的内部工作原理变得非常简单。

Raft 算法基础

在深入探讨 Raft Scope 之前，让我们快速回顾一下 Raft 算法的基础知识。Raft 是一种分布式一致性算法，用于管理一组复制状态机。它确保集群中的所有服务器始终保持相同的状态，即使其中一些服务器发生故障。

Raft 使用以下三个主要组件来实现这一点：

• 领导者： 集群中负责处理请求并维护状态机的服务器。
• 追随者： 被动服务器，从领导者接收日志条目并将其应用到自己的状态机。
• 候选人： 试图成为领导者的服务器。

Raft 算法使用称为 Raft 日志的状态机复制机制。日志是一个包含所有已提交请求的条目列表。每个服务器都有自己的日志副本，并且它们定期相互复制日志条目以保持同步。

使用 Raft Scope

要开始使用 Raft Scope，请访问以下网址：https://raft.github.io/raft-scope/

您将看到一个模拟的 Raft 集群，其中包含三个服务器：一个领导者和两个追随者。您可以使用左上角的按钮向集群发送请求。

例如，要添加一个键值对，请单击“添加”按钮并输入键和值。要获取值，请单击“获取”按钮并输入键。

您将看到集群处理请求的过程。领导者将接收请求并将其附加到其日志中。然后，它将日志条目复制到追随者。追随者将日志条目附加到其自己的日志中并应用它们到其状态机。

一旦所有追随者都应用了日志条目，该请求就已提交。领导者将向您显示一条消息，表明请求已提交。

故障注入

Raft Scope 的一个最酷的功能是它允许您注入故障。这使您可以看到集群如何处理故障，并了解 Raft 算法如何确保集群即使在出现故障的情况下也能保持一致性。

要注入故障，请单击“故障”按钮。您可以选择以下故障之一：

• 服务器故障： 导致服务器崩溃。
• 网络分区： 将集群分为两个或多个网络分区。
• 日志不匹配： 导致服务器日志不一致。

您将看到集群如何响应故障。Raft 算法将尝试恢复集群并重新选举一个新的领导者。

总结

Raft Scope 是学习 Raft 算法的绝佳工具。它提供了一个交互式环境，让您可以亲眼见证 Raft 集群的实际运行方式，即使您缺乏分布式系统的背景知识。如果您正在学习 Raft 算法，我强烈建议您查看 Raft Scope。