MIT 6.824 Lab2C Raft之持久化

书接上文Raft Part B | MIT 6.824 Lab2B Log Replication。

实验准备

1. 实验代码：git://g.csail.mit.edu/6.824-golabs-2021/src/raft
2. 如何测试：go test -run 2C -race
3. 相关论文：Raft Extended
4. 实验指导：6.824 Lab 2: Raft (mit.edu)

实验目标

1. 完成persist()和readPersist()函数，编码方式参照注释。
2. 优化nextIndex[]回退方式，否则无法通过所有测试。

一些提示

1. 测试涉及服务器故障和RPC失败等不确定事件，多次运行测试确保通过。
2. 需要持久化的部分包括currentTerm、votedFor、log。
3. 有关nextIndex[]回退优化可以查看Students' Guide to Raft。
4. 在Lab2A和Lab2B中测试未能发现的错误可能会在Lab2C中暴露出来。

持久化

这部分其实很简单，代码中的注释已经很清晰了，当然你要注意data race问题。

func (rf *Raft) persist() {
	w := new(bytes.Buffer)
	e := labgob.NewEncoder(w)
	e.Encode(rf.currentTerm)
	e.Encode(rf.votedFor)
	e.Encode(rf.log)
	rf.persister.SaveRaftState(w.Bytes())
}

func (rf *Raft) readPersist(data []byte) {
	if data == nil || len(data) < 1 {
		return
	}
	r := bytes.NewBuffer(data)
	d := labgob.NewDecoder(r)
	d.Decode(&rf.currentTerm)
        d.Decode(&rf.votedFor)
        d.Decode(&rf.log)
}

nextIndex优化

Part B中对于失败的AppendEntries请求，让nextIndex自减，这样效率是比较慢的。

优化点1

如果follower.log不存在prevLog，让Leader下一次从follower.log的末尾开始同步日志。

优化点2

如果是因为prevLog.Term不匹配，记follower.prevLog.Term为conflictTerm。

1. 如果leader.log找不到Term为conflictTerm的日志，则下一次从follower.log中conflictTerm的第一个log的位置开始同步日志。
2. 如果leader.log找到了Term为conflictTerm的日志，则下一次从leader.log中conflictTerm的最后一个log的下一个位置开始同步日志。

nextIndex的正确位置可能依旧需要多次RPC才能找到，改进的流程只是加快了找到正确nextIndex的速度。

AppendEntries中有逻辑如下。

reply.Term = rf.currentTerm
reply.Success = false

if len(rf.log) <= args.PrevLogIndex {
    reply.ConflictIndex = len(rf.log)
    reply.ConflictTerm = -1
    return
}

if rf.log[args.PrevLogIndex].Term != args.PrevLogTerm {
    reply.ConflictTerm = rf.log[args.PrevLogIndex].Term
    for i := 1; i <= args.PrevLogIndex; i++ {
            if rf.log[i].Term == reply.ConflictTerm {
                    reply.ConflictIndex = i
                    return
            }
    }
}

Heartbeat中有逻辑如下。

if !reply.Success {
    if reply.ConflictTerm == -1 {
        rf.nextIndex[id] = reply.ConflictIndex
    } else {
        conflictIndex := -1
        for i := args.PrevLogIndex; i > 0; i-- {
                if rf.log[i].Term == reply.ConflictTerm {
                        conflictIndex = i
                        break
                }
        }
        if conflictIndex != -1 {
                rf.nextIndex[id] = conflictIndex + 1
        } else {
                rf.nextIndex[id] = reply.ConflictIndex
        }
    }
}

实验总结

Part C并不算是Raft算法的核心部分，关于nextIndex的优化本文是参照了Students' Guide中的方式。

如果你完成了持久化和回退优化两个部分依然无法通过所有测试，那可能要仔细的检查Part A和Part B是否遗漏了某些细节。

最后，为了证明我不是在乱写，附上我的测试结果。