Paxos 算法(二)
在 Raft 算法中，副本数据是以日志的形式存在的，领导者接收到来自客户端写请求后，处 理写请求的过程就是一个复制和提交日志项的过程。
那 Raft 是如何复制日志的呢？又如何实现日志的一致的呢？这些内容是 Raft 中非常核心 的内容，首先，咱 们先来理解日志，这是你掌握如何复制日志、实现日志一致的基础。
# 如何理解日志？
刚刚我提到，副本数据是以日志的形式存在的，日志是由日志项组成，日志项究竟是什么样 子呢？
其实，日志项是一种数据格式，它主要包含用户指定的数据，也就是指令（Command）， 还包含一些附加信息，比如索引值（Log index）、任期编号（Term）。那你该怎么理解 这些信息呢？
指令：一条由客户端请求指定的、状态机需要执行的指令。你可以将指令理解成客户端 指定的数据。
索引值：日志项对应的整数索引值。它其实就是用来标识日志项的，是一个连续的、单 调递增的整数号码。
任期编号：创建这条日志项的领导者的任期编号。
从图中你可以看到，一届领导者任期，往往有多条日志项。而且日志项的索引值是连续的， 这一点你需要注意
讲到这儿你可能会问：不是说 Raft 实现了各节点间日志的一致吗？那为什么图中 4 个跟随 者的日志都不一样呢？日志是怎么复制的呢？又该如何实现日志的一致呢？别着急，接下来 咱们就来解决这几个问题。先来说说如何复制日志。
# 如何复制日志？
你可以把 Raft 的日志复制理解成一个优化后的二阶段提交（将二阶段优化成了一阶段）， 减少了一半的往返消息，也就是降低了一半的消息延迟。那日志复制的具体过程是什么呢？
首先，领导者进入第一阶段，通过日志复制（AppendEntries）RPC 消息，将日志项复制 到集群其他节点上。
接着，如果领导者接收到大多数的“复制成功”响应后，它将日志项提交到它的状态机，并 返回成功给客户端。如果领导者没有接收到大多数的“复制成功”响应，那么就返回错误给 客户端。
学到这里，有同学可能有这样的疑问了，领导者将日志项提交到它的状态机，怎么没通知跟 随者提交日志项呢？
这是 Raft 中的一个优化，领导者不直接发送消息通知其他节点提交指定日志项。因为领导 者的日志复制 RPC 消息或心跳消息，包含了当前最大的，将会被提交的日志项索引值。所 以通过日志复制 RPC 消息或心跳消息，跟随者就可以知道领导者的日志提交位置信息。
因此，当其他节点接受领导者的心跳消息，或者新的日志复制 RPC 消息后，就会将这条日 志项提交到它的状态机。而这个优化，降低了处理客户端请求的延迟，将二阶段提交优化为 了一段提交，降低了一半的消息延迟。
我们后再走一遍这个过程，这样可以更加全面地掌 握日志复制。
接收到客户端请求后，领导者基于客户端请求中的指令，创建一个新日志项，并附加到 本地日志中。
- 领导者通过日志复制 RPC，将新的日志项复制到其他的服务器。
- 当领导者将日志项，成功复制到大多数的服务器上的时候，领导者会将这条日志项提交 到它的状态机中。
- 领导者将执行的结果返回给客户端。
- 当跟随者接收到心跳信息，或者新的日志复制 RPC 消息后，如果跟随者发现领导者已经 提交了某条日志项，而它还没提交，那么跟随者就将这条日志项提交到本地的状态机 中
不过，这是一个理想状态下的日志复制过程。在实际环境中，复制日志的时候，你可能会遇 到进程崩溃、服务器宕机等问题，这些问题会导致日志不一致。那么在这种情况下，Raft 算法是如何处理不一致日志，实现日志的一致的呢？
# 如何实现日志的一致？
在 Raft 算法中，领导者通过强制跟随者直接复制自己的日志项，处理不一致日志。也就是 说，Raft 是通过以领导者的日志为准，来实现各节点日志的一致的。具体有 2 个步骤。
首先，领导者通过日志复制 RPC 的一致性检查，找到跟随者节点上，与自己相同日志项 的最大索引值。也就是说，这个索引值之前的日志，领导者和跟随者是一致的，之后的 日志是不一致的了。
然后，领导者强制跟随者更新覆盖的不一致日志项，实现日志的一致。
# 我们来详细地走一遍这个过程（为了方便演示，我们引入 2 个新变量）。
PrevLogEntry：表示当前要复制的日志项，前面一条日志项的索引值。比如在图中，如 果领导者将索引值为 8 的日志项发送给跟随者，那么此时 PrevLogEntry 值为 7。
PrevLogTerm：表示当前要复制的日志项，前面一条日志项的任期编号，比如在图中， 如果领导者将索引值为 8 的日志项发送给跟随者，那么此时 PrevLogTerm 值为 4。
领导者通过日志复制 RPC 消息，发送当前最新日志项到跟随者（为了演示方便，假设当 前需要复制的日志项是最新的），这个消息的 PrevLogEntry 值为 7，PrevLogTerm 值 为 4。
如果跟随者在它的日志中，找不到与 PrevLogEntry 值为 7、PrevLogTerm 值为 4 的日 志项，也就是说它的日志和领导者的不一致了，那么跟随者就会拒绝接收新的日志项， 并返回失败信息给领导者。
这时，领导者会递减要复制的日志项的索引值，并发送新的日志项到跟随者，这个消息 的 PrevLogEntry 值为 6，PrevLogTerm 值为 3。
如果跟随者在它的日志中，找到了 PrevLogEntry 值为 6、PrevLogTerm 值为 3 的日志 项，那么日志复制 RPC 返回成功，这样一来，领导者就知道在 PrevLogEntry 值为 6、 PrevLogTerm 值为 3 的位置，跟随者的日志项与自己相同。
领导者通过日志复制 RPC，复制并更新覆盖该索引值之后的日志项（也就是不一致的日 志项），最终实现了集群各节点日志的一致。
从上面步骤中你可以看到，领导者通过日志复制 RPC 一致性检查，找到跟随者节点上与自 己相同日志项的最大索引值，然后复制并更新覆盖该索引值之后的日志项，实现了各节点日 志的一致。 需要你注意的是，跟随者中的不一致日志项会被领导者的日志覆盖，而且领导者 从来不会覆盖或者删除自己的日志。