一种集群Master节点选举算法

作者：[e-mail]

       现在主流的分布式集群一致性问题大多都吸收了PAXOS算法的思想。然而，如果完全按照Leslie Lamport的论文，实现复杂度比较高。因此，大多数实现都采用PAXOS的某种变形。Lamport的重要贡献，献是把分布式一致性的问题，形式化并给出了证明，给出了理论指导。

       为简化实现，常见的分布式系统或者是采用Master-Slaves结构，或者是采用某种随机算法，防止破坏一致性。例如，传统的以太网CSMA/CD的算法实际上就是一种解决分布式一致性的随机算法。一般来说，有Master的集群，结构更简单。下面是我整理出来的一种的Master节点选举算法，除了PAXOS外，还借鉴了OSPF协议的设计。

 说明：

      每个服务器都有一个“标识-纪元”对：(id, epoch)

      其中，id是启动节点时的统一分配的数字标识。Epoch是集群数据的版本，每次修改集群中的数据，epoch都递增1。

      Master从epoch最大的节点中选出。如果epoch相等，则选择id最小的节点。

      与每个节点建立连接后，首先会得到对方(id, epoch, master_id)。

      节点启动时，epoch设置为0，master_id和candidate_id都设为无效值。

算法描述：

      与每个节点建立连接后，首先会得到对方(id, epoch)。

      I.        启动选举超时定时器。

      若以前有定时器，则重启。若超过时间t，则转到V。

      II.       Master发现。

      若超时时间内发现Master可用，则取消定时器，转到VI。

      III.     更新Candidate。

      找出所有节点中(id, epoch)符合Master候选条件的节点，标记为候选者Candidate。若Candidate发生变化，则转到I。

      IV.     候选阶段。

      等待候选计时器超时，如果期间有节点加入或离开，则转到II。

      V.       标记阶段

      标记Candidate为Master。

      VI.     Master选举完成。

      其中，引入超时t，可以避免多个服务器同时启动时，导致Master选举抖动。第II步和第IV步可以用于处理节点崩溃的情况。