EtcdRaft源码分析(选举超时)

我们知道选举超时会发起选举,我们看下,具体的流程是怎样的?

发起人

func (r *raft) becomeFollower(term uint64, lead uint64) {
   r.step = stepFollower
   r.reset(term)
   r.tick = r.tickElection
   r.lead = lead
   r.state = StateFollower
   r.logger.Infof("%x became follower at term %d", r.id, r.Term)
}

func (r *raft) becomeCandidate() {
   // TODO(xiangli) remove the panic when the raft implementation is stable
   if r.state == StateLeader {
      panic("invalid transition [leader -> candidate]")
   }
   r.step = stepCandidate
   r.reset(r.Term + 1)
   r.tick = r.tickElection
   r.Vote = r.id
   r.state = StateCandidate
   r.logger.Infof("%x became candidate at term %d", r.id, r.Term)
}

func (r *raft) becomePreCandidate() {
   // TODO(xiangli) remove the panic when the raft implementation is stable
   if r.state == StateLeader {
      panic("invalid transition [leader -> pre-candidate]")
   }
   // Becoming a pre-candidate changes our step functions and state,
   // but doesn't change anything else. In particular it does not increase
   // r.Term or change r.Vote.
   r.step = stepCandidate
   r.votes = make(map[uint64]bool)
   r.tick = r.tickElection
   r.lead = None
   r.state = StatePreCandidate
   r.logger.Infof("%x became pre-candidate at term %d", r.id, r.Term)
}

我们看到Follwer,Candidate,PreCandidate都会进行选举计时(tickElection)。

tickElection

func (r *raft) tickElection() {
    r.electionElapsed++

    if r.promotable() && r.pastElectionTimeout() {
        r.electionElapsed = 0
        r.Step(pb.Message{From: r.id, Type: pb.MsgHup})
    }
}

func (r *raft) pastElectionTimeout() bool {
    return r.electionElapsed >= r.randomizedElectionTimeout
}

func (r *raft) resetRandomizedElectionTimeout() {
    r.randomizedElectionTimeout = r.electionTimeout + globalRand.Intn(r.electionTimeout)
}
  • 基本如前所述,就是选举超时发生后,会重新发起选举
  • 有个重点是随机的超时时间,为了避免大家同时超时,又同时发起投票,导致票数过不了半的问题,随机超时是解决这个性价比最高的办法。

Step

case pb.MsgHup:
        if r.state != StateLeader {
            ents, err := r.raftLog.slice(r.raftLog.applied+1, r.raftLog.committed+1, noLimit)
            if err != nil {
                r.logger.Panicf("unexpected error getting unapplied entries (%v)", err)
            }
            if n := numOfPendingConf(ents); n != 0 && r.raftLog.committed > r.raftLog.applied {
                r.logger.Warningf("%x cannot campaign at term %d since there are still %d pending configuration changes to apply", r.id, r.Term, n)
                return nil
            }

            r.logger.Infof("%x is starting a new election at term %d", r.id, r.Term)
            if r.preVote {
                r.campaign(campaignPreElection)
            } else {
                r.campaign(campaignElection)
            }
        } else {
            r.logger.Debugf("%x ignoring MsgHup because already leader", r.id)
        }
  • 如果该节点还有配置变更的没有写入状态机的话,那么他没有资格发起选举。
  • 如果配置了PreVote,发起选举r.campaign(campaignPreElection)
  • 如果没有配置PreVote的话,发起选举r.campaign(campaignElection)

campaign

func (r *raft) campaign(t CampaignType) {
    var term uint64
    var voteMsg pb.MessageType
    if t == campaignPreElection {
        r.becomePreCandidate()
        voteMsg = pb.MsgPreVote
        // PreVote RPCs are sent for the next term before we've incremented r.Term.
        term = r.Term + 1
    } else {
        r.becomeCandidate()
        voteMsg = pb.MsgVote
        term = r.Term
    }
    if r.quorum() == r.poll(r.id, voteRespMsgType(voteMsg), true) {
        // We won the election after voting for ourselves (which must mean that
        // this is a single-node cluster). Advance to the next state.
        if t == campaignPreElection {
            r.campaign(campaignElection)
        } else {
            r.becomeLeader()
        }
        return
    }
    for id := range r.prs {
        if id == r.id {
            continue
        }
        r.logger.Infof("%x [logterm: %d, index: %d] sent %s request to %x at term %d",
            r.id, r.raftLog.lastTerm(), r.raftLog.lastIndex(), voteMsg, id, r.Term)

        var ctx []byte
        if t == campaignTransfer {
            ctx = []byte(t)
        }
        r.send(pb.Message{Term: term, To: id, Type: voteMsg, Index: r.raftLog.lastIndex(), LogTerm: r.raftLog.lastTerm(), Context: ctx})
    }
}
  • 首先成为Candidate,主要是重置各个节点的进度,然后先给自己投一票,自己的任期当然要+1,不然你要玩假的么?

  • 这里注意的是发出的消息类型是MsgVote,而且任期是term

    r.becomeCandidate()
    voteMsg = pb.MsgVote
    term = r.Term
    
    func (r *raft) becomeCandidate() {
       // TODO(xiangli) remove the panic when the raft implementation is stable
       if r.state == StateLeader {
          panic("invalid transition [leader -> candidate]")
       }
       r.step = stepCandidate
       r.reset(r.Term + 1)
       r.tick = r.tickElection
       r.Vote = r.id
       r.state = StateCandidate
       r.logger.Infof("%x became candidate at term %d", r.id, r.Term)
    }
    
  • 如果之前是准选举,那么清空投票机,lead清零,不做太多改变,

  • 这里注意的是发出的消息类型是MsgPreVote,而且任期是term+1

    r.becomePreCandidate()
    voteMsg = pb.MsgPreVote
    // PreVote RPCs are sent for the next term before we've incremented r.Term.
    term = r.Term + 1
    
    func (r *raft) becomePreCandidate() {
        // TODO(xiangli) remove the panic when the raft implementation is stable
        if r.state == StateLeader {
            panic("invalid transition [leader -> pre-candidate]")
        }
        // Becoming a pre-candidate changes our step functions and state,
        // but doesn't change anything else. In particular it does not increase
        // r.Term or change r.Vote.
        r.step = stepCandidate
        r.votes = make(map[uint64]bool)
        r.tick = r.tickElection
        r.lead = None
        r.state = StatePreCandidate
        r.logger.Infof("%x became pre-candidate at term %d", r.id, r.Term)
    }
    
  • 其次,要给成员报告自己最后一位的(任期+index),给大家校验。让对方判断要不要投票给自己。

  • 如果是campaignTransfer,附在ctx里面一起发出去。

总结

MsgVote和MsgPreVote的部分见

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