23、分布式数据库的强一致性实现：Raft、VoltDB与Cloud Spanner解析

分布式数据库的强一致性实现：Raft、VoltDB与Cloud Spanner解析

在分布式系统中，实现强一致性是一个极具挑战性但又至关重要的目标。本文将深入探讨Raft共识算法，以及VoltDB和Google Cloud Spanner这两个典型分布式数据库如何利用相关算法和创新设计来实现强一致性。

1. Raft共识算法

Raft是一种相对简单的共识算法，在多个需要达成共识的生产系统中得到了广泛应用，如Neo4j、YugabyteDB、etcd键值存储和Hazelcast分布式内存对象存储等。

1.1 日志复制

在Raft中，只需要大多数追随者节点确认日志条目，就可以提交该条目。这意味着在任何时刻，每个追随者节点上已提交的日志条目可能并不完全相同。如果某个追随者节点落后或出现分区，并且未对追加条目请求进行确认，领导者会持续重新发送消息，直到追随者节点做出响应。可以通过消息中的任期和序列号识别并安全丢弃发送给追随者节点的重复消息。

1.2 领导者选举

• 心跳机制 ：Raft中的领导者会定期向追随者节点发送心跳消息。每个追随者节点都维护一个选举计时器，在收到心跳消息后启动该计时器。
• 选举触发 ：如果在收到下一个心跳消息之前计时器超时，追随者节点将发起选举。为了降低多个追随者节点同时超时并发起选举的可能性，选举计时器是随机化的。
• 选举流程 ：
  1. 当追随者节点的选举超时时间到期时，它会将自身状态转变为候选人，增加选举