【微服务-Nacos】Nacos集群的工作原理及集群间数据同步过程

上篇文章我们介绍了Nacos集群的搭建方法及步骤，下面我们来看一下Nacos集群的工作原理，一共有两部分：Leader节点选举及各节点数据同步。

1、Nacos集群中Leader节点是如何产生的

Nacos集群采用了Raft算法实现。它是一种比较简单的选举算法，用于选举出Nacos集群中最重要的Leader（领导）节点。

在Nacos集群中，每个节点都有以下三种角色中的一种：

Leader：领导者（主节点），集群中最重要的角色，用于向其他节点下达指令。（一把手，请求接收并转发给其他节点处理，对能力的要求很高）
Candidate：参选者，参与竞选Leader的节点。（相当于岗位中的副职，等一把手GG的时候可以接替）
Follower：跟随者，用于接收来自Leader和Candidate的请求并进行处理。（相当于干活的大头兵，负责站队和干活）

可以看出，这里的Leader选举在集群中是有很重要的地位，毕竟蛇无头不行。那在什么情况下要开始选举Leader呢？有三个时机：

1、当Nacos节点启动后，还没有产生Leader时启动选举工作。

2、集群成员总量发生变化时重新选举。

3、当Leader停止服务后重新选举。

在介绍选举过程前，先来看一下任期的含义：

Raft算法将时间划分成任意不同长度的任期（Term），任期用连续的数字表示。每个任期的开始都是一次选举，一个或多个候选人会试图成为Leader。

下面来看一下选举过程：

（1）选举过程

1、当没有节点启动时

当所有Nacos节点都没有启动时，角色默认是Follower（跟随者），任期都是0。

节点	角色	状态
192.168.3.1:8848	Follower	DOWN
192.168.3.2:8848	Follower	DOWN
192.168.3.3:8848	Follower	DOWN

2、当一个节点启动时

当第一个节点（192.168.3.1）启动后，节点角色会自动变为Candidate（参选者），192.168.3.1节点在每个任期开始时便会尝试向其他节点发出投票请求，征求其他节点选为 Leader（领导者）节点。只有算上自己获得超过半数的选票，这个 Candidate 才能转正为 Leader。

在当前案例，因为192.168.3.1发起选举投票，但 192.168.3.2和192.168.3.3 两个节点不在线，尽管 131 会投自己一票，但在总 3 票中未过半数，因此无法成为 Leader。因为第一次选举没有产生 Leader，过段时间在下一个任期开始时，192.168.3.1任期自增加 1，同时会再次向其他节点发起投票请求争取其他节点同意，直到同意票过半。

节点	角色	任期	状态
192.168.3.1:8848	Candidate	16	UP
192.168.3.2:8848	Follower	0	DOWN
192.168.3.3:8848	Follower	0	DOWN

3、当三个节点启动时

在 Raft 算法中，成为 Leader 的必要条件是某个 Candidate 获得过半选票，如果 192.168.3.2节点上线，遇到192.168.3.1节点再次发起投票。192.168.3.2 投票给 192.168.3.1 节点，192.168.3.1 获得两票超过半数就会成为 Leader，192.168.3.2 节点自动成为 Follower（跟随者）。之后 192.168.3.3 节点上线，因为集群中已有 Leader，因此自动成为 Follower。