Raft理論是分布式數據一致性算法难咕，為了便于理解Raft算法分成了4個部分：
-Leader選舉
-日志復制
-成員變更
-日志壓縮
此系列文章先來分析Raft Leader選舉的原理及實現揣云，在后續(xù)《分布式數據復制》的系列文章中，我們再回過頭來實現Raft算法的其他功能晃痴。
Leader選舉：
選舉原則：典型的投票選舉算法(少數服從多數)，也就是說，在一定周期內獲得投票最多的節(jié)點成為主節(jié)點咙崎。
節(jié)點角色：
Leader仗处，主節(jié)點眯勾，一個任值周期內只有一個主節(jié)點枣宫。
Candidate，候選節(jié)點吃环，集群中沒有Leader時發(fā)起投票也颤，進行選舉。
Follower郁轻，跟隨節(jié)點翅娶，即主節(jié)點的從節(jié)點。
消息類型：
Vote好唯，投票消息
Heartbeat故觅，心跳消息，Follower接收Leader的心跳消息渠啊，重置選舉計時器输吏。
選舉過程：
1，節(jié)點剛啟動時替蛉，默認是Follower狀態(tài)贯溅。
2，啟動之后躲查，開啟選舉超時定時器它浅，節(jié)點切換到Candidate狀態(tài)，發(fā)起選舉請求镣煮。
3姐霍，當Candidate狀態(tài)的節(jié)點，接收到超過半數的投票典唇，則成為主節(jié)點镊折，切換到Leader狀態(tài)。每一輪選舉介衔，每個節(jié)點只能投一次票恨胚。
4，Leader狀態(tài)的節(jié)點向其他節(jié)點發(fā)送心跳消息炎咖，其他Candidate狀態(tài)的節(jié)點切換回Follower狀態(tài)赃泡，并重置選舉超時定時器。
5乘盼，Leader節(jié)點收到更高任期號的消息升熊，切換到Follower狀態(tài)。這種情況主要發(fā)生在有網絡分區(qū)時绸栅。
假設有5個節(jié)點级野，選舉過程如下圖：
1，初始5個節(jié)點為Follower狀態(tài)阴幌，任值周期為1(Term=1)勺阐。
2卷中，節(jié)點切換為Candidate狀態(tài)，開啟選舉定時器渊抽，任值周期加1(Term=2)蟆豫。先為自己投票，然后向其他節(jié)點請求投票懒闷。
3十减，得票數超過節(jié)點半數的節(jié)點，切換為Leader狀態(tài)愤估，并向其他4個節(jié)點發(fā)送心跳消息帮辟。其他4個節(jié)點切換為Follower狀態(tài)。
網絡分區(qū)：
下面看看玩焰，當發(fā)生網絡分區(qū)時由驹，節(jié)點狀態(tài)如何切換。如下圖：
網絡發(fā)生A昔园、B兩個分區(qū)蔓榄，A分區(qū)的3個節(jié)點繼續(xù)提供服務。B分區(qū)的2個節(jié)點由于沒有收到Leader節(jié)點的心跳消息默刚，在選舉定時器超時后甥郑，切換到Candidate狀態(tài)，開始進行投票選舉荤西，任值周期加1(Term=3)澜搅。
當網絡恢復后，A分區(qū)節(jié)點的任值周期(Term=2)比B分區(qū)節(jié)點的任值周期(Term=3)小邪锌，因此A分區(qū)的節(jié)點切換成Follower狀態(tài)勉躺，5個節(jié)點開始進行投票選舉，最終選舉出Leader節(jié)點秃流。
問題：如何避免網絡恢復后赂蕴，不發(fā)生切主？
如上圖舶胀，B分區(qū)的2個節(jié)點由于永遠得不到超過半數的投票，所以任值周期不斷累加碧注。當網絡恢復后嚣伐，原來的Leader由于任值周期小，切換為Follower狀態(tài)萍丐，集群重新選主轩端。
如何避免重新選主，將投票階段分拆成兩階段逝变，即預投票階段和投票階段基茵。
預投票階段：任值周期不累加奋构，選出得票數過半的節(jié)點。
投票階段：由在預投票階段選出的節(jié)點發(fā)起投票請求拱层，任值周期累加弥臼，最終選出主節(jié)點。
這樣根灯，B分區(qū)2個節(jié)點的任值周期就會小于等于原Leader的任值周期径缅，當網絡恢復后就不會重新選主。
開源軟件應用：Go語言編寫的etcd組件烙肺，是一個高可用纳猪，強一致的數據存儲倉庫，就是實現了Raft算法的選主和數據一致性桃笙，Kubernetes的選主就是使用的etcd組件氏堤。
總結：
Raft的選舉算法，節(jié)點有三個角色：Leader搏明、Candidate鼠锈、Follower。有兩種通信消息：投票消息熏瞄，心跳消息脚祟。由選舉定時器開啟任值周期，在任值周期內得票過半的節(jié)點成為主節(jié)點强饮。
優(yōu)點是算法復雜度低由桌，易于實現，主節(jié)點穩(wěn)定邮丰，不會輕易發(fā)生切主行您。缺點是集群內節(jié)點需要全通信，通信量比較大剪廉。
Raft算法的Leader選舉原理講解完了娃循，下一篇文章《分布式選舉-Raft算法-2 Leader選舉 代碼實現》我們來具體看看如何用代碼實現分布式環(huán)境下的Raft Leader選舉。
