డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్‌లో నైపుణ్యం: గ్లోబల్ సిస్టమ్స్ కోసం రాఫ్ట్ అల్గారిథమ్ ఇంప్లిమెంటేషన్‌పై లోతైన విశ్లేషణ

మనమంతా మరింతగా అనుసంధానించబడిన ఈ ప్రపంచంలో, ఇ-కామర్స్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లు మరియు ఆర్థిక సంస్థల నుండి క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ మరియు రియల్-టైమ్ కమ్యూనికేషన్ టూల్స్ వరకు దాదాపు ప్రతి డిజిటల్ సేవకు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ వెన్నెముకగా ఉన్నాయి. ఈ సిస్టమ్స్ వర్క్‌లోడ్‌లు మరియు డేటాను బహుళ మెషీన్‌ల మధ్య పంపిణీ చేయడం ద్వారా అసమానమైన స్కేలబిలిటీ, లభ్యత మరియు స్థితిస్థాపకతను అందిస్తాయి. అయితే, ఈ శక్తితో ఒక ముఖ్యమైన సవాలు వస్తుంది: నెట్‌వర్క్ ఆలస్యం, నోడ్ వైఫల్యాలు మరియు ఏకకాలిక కార్యకలాపాల మధ్య కూడా, సిస్టమ్ యొక్క స్థితిపై అన్ని భాగాలు ఏకీభవించేలా చూసుకోవడం. ఈ ప్రాథమిక సమస్యను డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్ అంటారు.

అసింక్రోనస్, వైఫల్యాలకు గురయ్యే డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ వాతావరణంలో ఏకాభిప్రాయం సాధించడం చాలా సంక్లిష్టమైనది. దశాబ్దాలుగా, ఈ సవాలును పరిష్కరించడానికి పాక్సోస్ (Paxos) ప్రధాన అల్గారిథమ్‌గా ఉంది, దాని సిద్ధాంతపరమైన పటిష్టతకు ప్రసిద్ధి చెందింది కానీ దాని సంక్లిష్టత మరియు అమలు చేయడం కష్టం అని తరచుగా విమర్శించబడింది. ఆ తర్వాత రాఫ్ట్ (Raft) వచ్చింది, ఇది ఒక ప్రాథమిక లక్ష్యంతో రూపొందించబడింది: అర్థమయ్యే గుణం. రాఫ్ట్, ఫాల్ట్ టాలరెన్స్ మరియు పనితీరు పరంగా పాక్సోస్‌కు సమానంగా ఉండాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, కానీ డెవలపర్‌లు గ్రహించడానికి మరియు దానిపై నిర్మించడానికి చాలా సులభమైన రీతిలో నిర్మాణించబడింది.

ఈ సమగ్ర గైడ్ రాఫ్ట్ అల్గారిథమ్‌లోకి లోతుగా ప్రవేశిస్తుంది, దాని పునాది సూత్రాలు, కార్యాచరణ యంత్రాంగాలు, ఆచరణాత్మక అమలు పరిగణనలు మరియు దృఢమైన, ప్రపంచవ్యాప్తంగా పంపిణీ చేయబడిన అప్లికేషన్‌లను నిర్మించడంలో దాని కీలక పాత్రను అన్వేషిస్తుంది. మీరు అనుభవజ్ఞుడైన ఆర్కిటెక్ట్ అయినా, డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ ఇంజనీర్ అయినా, లేదా అధిక లభ్యత గల సేవలను నిర్మించాలని ఆకాంక్షించే డెవలపర్ అయినా, రాఫ్ట్‌ను అర్థం చేసుకోవడం ఆధునిక కంప్యూటింగ్ యొక్క సంక్లిష్టతలను అధిగమించడానికి ఒక ముఖ్యమైన అడుగు.

ఆధునిక ఆర్కిటెక్చర్లలో డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్ యొక్క అనివార్య అవసరం

ప్రపంచవ్యాప్తంగా సెకనుకు మిలియన్ల లావాదేవీలను ప్రాసెస్ చేసే ఒక గ్లోబల్ ఇ-కామర్స్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ఊహించుకోండి. కస్టమర్ డేటా, ఇన్వెంటరీ స్థాయిలు, ఆర్డర్ స్థితులు—అన్నీ ఖండాలు దాటి విస్తరించి ఉన్న అనేక డేటా సెంటర్లలో స్థిరంగా ఉండాలి. బహుళ సర్వర్‌లలో విస్తరించి ఉన్న ఒక బ్యాంకింగ్ సిస్టమ్ యొక్క లెడ్జర్, ఒక ఖాతా బ్యాలెన్స్‌పై క్షణికమైన అసమ్మతిని కూడా భరించలేదు. ఈ దృశ్యాలు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్ యొక్క కీలక ప్రాముఖ్యతను హైలైట్ చేస్తాయి.

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ యొక్క స్వాభావిక సవాళ్లు

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్, వాటి స్వభావం ప్రకారం, మోనోలిథిక్ అప్లికేషన్లలో లేని అనేక సవాళ్లను పరిచయం చేస్తాయి. రాఫ్ట్ వంటి అల్గారిథమ్‌ల చక్కదనం మరియు ఆవశ్యకతను అభినందించడానికి ఈ సవాళ్లను అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం:

• పాక్షిక వైఫల్యాలు: పనిచేసే లేదా పూర్తిగా విఫలమయ్యే ఒకే సర్వర్‌లా కాకుండా, డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్‌లో కొన్ని నోడ్‌లు విఫలమైనప్పుడు కూడా ఇతరులు పనిచేస్తూనే ఉండవచ్చు. ఒక సర్వర్ క్రాష్ కావచ్చు, దాని నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్ పడిపోవచ్చు, లేదా దాని డిస్క్ పాడైపోవచ్చు, ఇవన్నీ జరుగుతున్నప్పుడు మిగిలిన క్లస్టర్ పనిచేస్తూనే ఉంటుంది. ఈ పాక్షిక వైఫల్యాలు ఉన్నప్పటికీ సిస్టమ్ సరిగ్గా పనిచేయడం కొనసాగించాలి.
• నెట్‌వర్క్ విభజనలు: నోడ్‌లను కలిపే నెట్‌వర్క్ ఎల్లప్పుడూ నమ్మదగినది కాదు. నోడ్‌ల ఉపసమితుల మధ్య కమ్యూనికేషన్ తెగిపోయినప్పుడు నెట్‌వర్క్ విభజన జరుగుతుంది, దీనివల్ల కొన్ని నోడ్‌లు ఇప్పటికీ పనిచేస్తున్నప్పటికీ విఫలమైనట్లు కనిపిస్తుంది. సిస్టమ్‌లోని వివిధ భాగాలు పాత లేదా అస్థిరమైన సమాచారం ఆధారంగా స్వతంత్రంగా పనిచేసే ఈ "స్ప్లిట్-బ్రెయిన్" దృశ్యాలను పరిష్కరించడం ఒక ముఖ్యమైన కన్సెన్సస్ సమస్య.
• అసింక్రోనస్ కమ్యూనికేషన్: నోడ్‌ల మధ్య సందేశాలు ఆలస్యం కావచ్చు, క్రమం తప్పవచ్చు లేదా పూర్తిగా కోల్పోవచ్చు. గ్లోబల్ క్లాక్ లేదా సందేశ డెలివరీ సమయాల గురించి ఎటువంటి హామీ లేదు, ఇది సంఘటనల యొక్క స్థిరమైన క్రమాన్ని లేదా ఒక నిర్దిష్ట సిస్టమ్ స్థితిని స్థాపించడం కష్టతరం చేస్తుంది.
• కన్కరెన్సీ: బహుళ నోడ్‌లు ఒకే డేటాను అప్‌డేట్ చేయడానికి లేదా ఏకకాలంలో చర్యలను ప్రారంభించడానికి ప్రయత్నించవచ్చు. ఈ కార్యకలాపాలను సమన్వయం చేయడానికి ఒక యంత్రాంగం లేకుండా, సంఘర్షణలు మరియు అస్థిరతలు అనివార్యం.
• అనిశ్చిత లేటెన్సీ: ప్రత్యేకించి ప్రపంచవ్యాప్తంగా పంపిణీ చేయబడిన విస్తరణలలో, నెట్‌వర్క్ లేటెన్సీ గణనీయంగా మారవచ్చు. ఒక ప్రాంతంలో వేగంగా జరిగే కార్యకలాపాలు మరొక ప్రాంతంలో నెమ్మదిగా ఉండవచ్చు, ఇది నిర్ణయాధికార ప్రక్రియలను మరియు సమన్వయాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

విశ్వసనీయతకు కన్సెన్సస్ ఎందుకు మూలస్తంభం

కన్సెన్సస్ అల్గారిథమ్‌లు ఈ సవాళ్లను పరిష్కరించడానికి ఒక ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని అందిస్తాయి. అవి నమ్మదగని భాగాల సమాహారాన్ని సమిష్టిగా ఒకే, అత్యంత విశ్వసనీయమైన మరియు పొందికైన యూనిట్‌గా పనిచేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. ప్రత్యేకంగా, కన్సెన్సస్ సాధించడానికి సహాయపడుతుంది:

• స్టేట్ మెషిన్ రెప్లికేషన్ (SMR): అనేక ఫాల్ట్-టాలరెంట్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ వెనుక ఉన్న ముఖ్య ఆలోచన. అన్ని నోడ్‌లు కార్యకలాపాల క్రమంపై ఏకీభవిస్తే, మరియు ప్రతి నోడ్ ఒకే ప్రారంభ స్థితిలో ప్రారంభమై ఆ కార్యకలాపాలను అదే క్రమంలో అమలు చేస్తే, అప్పుడు అన్ని నోడ్‌లు ఒకే తుది స్థితికి చేరుకుంటాయి. కన్సెన్సస్ అనేది ఈ ప్రపంచవ్యాప్త కార్యకలాపాల క్రమంపై ఏకీభవించడానికి యంత్రాంగం.
• అధిక లభ్యత: మైనారిటీ నోడ్‌లు విఫలమైనప్పటికీ సిస్టమ్ పనిచేయడం కొనసాగించడానికి అనుమతించడం ద్వారా, కన్సెన్సస్ సేవలు అందుబాటులో మరియు క్రియాత్మకంగా ఉండేలా చేస్తుంది, పనికిరాని సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• డేటా కన్సిస్టెన్సీ: ఇది డేటా యొక్క అన్ని రెప్లికాలు సమకాలీకరించబడి ఉంటాయని హామీ ఇస్తుంది, సంఘర్షణపూరిత నవీకరణలను నివారిస్తుంది మరియు క్లయింట్లు ఎల్లప్పుడూ అత్యంత నూతన మరియు సరైన సమాచారాన్ని చదివేలా చేస్తుంది.
• ఫాల్ట్ టాలరెన్స్: సిస్టమ్ నిర్దిష్ట సంఖ్యలో ఏకపక్ష నోడ్ వైఫల్యాలను (సాధారణంగా క్రాష్ వైఫల్యాలు) తట్టుకోగలదు మరియు మానవ జోక్యం లేకుండా పురోగతి సాధించగలదు.

రాఫ్ట్‌ను పరిచయం చేయడం: కన్సెన్సస్‌కు అర్థమయ్యే విధానం

రాఫ్ట్ అకడమిక్ ప్రపంచం నుండి స్పష్టమైన లక్ష్యంతో ఉద్భవించింది: డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్‌ను సులభంగా అర్థమయ్యేలా చేయడం. దాని రచయితలు, డియెగో ఒంగారో మరియు జాన్ ఓస్టర్‌హౌట్, రాఫ్ట్‌ను ప్రత్యేకంగా అర్థమయ్యే గుణం కోసం రూపొందించారు, కన్సెన్సస్ అల్గారిథమ్‌ల యొక్క విస్తృత ఆమోదం మరియు సరైన అమలును ప్రారంభించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు.

రాఫ్ట్ యొక్క ముఖ్య డిజైన్ తత్వం: మొదట అర్థమయ్యే గుణం

రాఫ్ట్ కన్సెన్సస్ యొక్క సంక్లిష్ట సమస్యను అనేక సాపేక్షంగా స్వతంత్ర ఉపసమస్యలుగా విభజిస్తుంది, ప్రతిదానికీ దాని స్వంత నిర్దిష్ట నియమాలు మరియు ప్రవర్తనలు ఉంటాయి. ఈ మాడ్యులారిటీ అర్థం చేసుకోవడంలో గణనీయంగా సహాయపడుతుంది. ముఖ్య డిజైన్ సూత్రాలు:

• నాయక-కేంద్రీకృత విధానం: కొన్ని ఇతర కన్సెన్సస్ అల్గారిథమ్‌లలో అన్ని నోడ్‌లు సమానంగా నిర్ణయాధికారంలో పాల్గొంటాయి, కానీ రాఫ్ట్ ఒకే నాయకుడిని నియమిస్తుంది. నాయకుడు రెప్లికేటెడ్ లాగ్‌ను నిర్వహించడానికి మరియు అన్ని క్లయింట్ అభ్యర్థనలను సమన్వయం చేయడానికి బాధ్యత వహిస్తాడు. ఇది లాగ్ నిర్వహణను సులభతరం చేస్తుంది మరియు నోడ్‌ల మధ్య పరస్పర చర్యల సంక్లిష్టతను తగ్గిస్తుంది.
• బలమైన నాయకుడు: నాయకుడు కొత్త లాగ్ ఎంట్రీలను ప్రతిపాదించడానికి మరియు అవి ఎప్పుడు కమిట్ చేయబడతాయో నిర్ణయించడానికి అంతిమ అధికారం. అనుచరులు నిష్క్రియంగా నాయకుడి లాగ్‌ను రెప్లికేట్ చేస్తారు మరియు నాయకుడి అభ్యర్థనలకు ప్రతిస్పందిస్తారు.
• నిర్ధారిత ఎన్నికలు: రాఫ్ట్ ఒక రాండమైజ్డ్ ఎలక్షన్ టైమ్అవుట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, దీనివల్ల ఒక ఎన్నికల టర్మ్‌లో సాధారణంగా ఒకే అభ్యర్థి నాయకుడిగా ఉద్భవిస్తాడు.
• లాగ్ కన్సిస్టెన్సీ: రాఫ్ట్ దాని రెప్లికేటెడ్ లాగ్‌పై బలమైన కన్సిస్టెన్సీ లక్షణాలను అమలు చేస్తుంది, కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీలు ఎప్పటికీ వెనక్కి తీసుకోబడవని మరియు అన్ని కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీలు చివరికి అన్ని అందుబాటులో ఉన్న నోడ్‌లలో కనిపిస్తాయని నిర్ధారిస్తుంది.

పాక్సోస్‌తో సంక్షిప్త పోలిక

రాఫ్ట్‌కు ముందు, పాక్సోస్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్‌కు వాస్తవ ప్రమాణంగా ఉండేది. శక్తివంతమైనప్పటికీ, పాక్సోస్‌ను అర్థం చేసుకోవడం మరియు సరిగ్గా అమలు చేయడం చాలా కష్టం. దాని డిజైన్, పాత్రలను (ప్రొపోజర్, యాక్సెప్టర్, లెర్నర్) వేరు చేస్తుంది మరియు బహుళ నాయకులు ఏకకాలంలో ఉండటానికి అనుమతిస్తుంది (ఒక విలువను కమిట్ చేయడానికి ఒకే నాయకుడు మాత్రమే చేయగలడు), సంక్లిష్టమైన పరస్పర చర్యలు మరియు ఎడ్జ్ కేసులకు దారితీయవచ్చు.

రాఫ్ట్, దీనికి విరుద్ధంగా, స్టేట్ స్పేస్‌ను సులభతరం చేస్తుంది. ఇది బలమైన నాయకుడి నమూనాను అమలు చేస్తుంది, ఇక్కడ నాయకుడు అన్ని లాగ్ మ్యుటేషన్లకు బాధ్యత వహిస్తాడు. ఇది పాత్రలను (నాయకుడు, అనుచరుడు, అభ్యర్థి) మరియు వాటి మధ్య పరివర్తనలను స్పష్టంగా నిర్వచిస్తుంది. ఈ నిర్మాణం రాఫ్ట్ యొక్క ప్రవర్తనను మరింత సహజంగా మరియు తర్కించడానికి సులభంగా చేస్తుంది, ఇది తక్కువ అమలు బగ్‌లకు మరియు వేగవంతమైన అభివృద్ధి చక్రాలకు దారితీస్తుంది. పాక్సోస్‌తో మొదట్లో ఇబ్బందిపడిన అనేక వాస్తవ-ప్రపంచ సిస్టమ్స్ రాఫ్ట్‌ను స్వీకరించడం ద్వారా విజయం సాధించాయి.

రాఫ్ట్‌లోని మూడు ప్రాథమిక పాత్రలు

ఏ సమయంలోనైనా, రాఫ్ట్ క్లస్టర్‌లోని ప్రతి సర్వర్ మూడు స్థితులలో ఒకదానిలో ఉంటుంది: నాయకుడు (Leader), అనుచరుడు (Follower), లేదా అభ్యర్థి (Candidate). ఈ పాత్రలు ప్రత్యేకమైనవి మరియు డైనమిక్, సర్వర్‌లు నిర్దిష్ట నియమాలు మరియు సంఘటనల ఆధారంగా వాటి మధ్య మారుతూ ఉంటాయి.

1. అనుచరుడు (Follower)

• నిష్క్రియ పాత్ర: అనుచరులు రాఫ్ట్‌లో అత్యంత నిష్క్రియ స్థితి. వారు కేవలం నాయకులు మరియు అభ్యర్థుల నుండి వచ్చే అభ్యర్థనలకు ప్రతిస్పందిస్తారు.
• హార్ట్‌బీట్‌లను స్వీకరించడం: ఒక అనుచరుడు నాయకుడి నుండి క్రమమైన వ్యవధిలో హార్ట్‌బీట్‌లను (ఖాళీ AppendEntries RPCలు) స్వీకరించాలని ఆశిస్తాడు. ఒక అనుచరుడు నిర్దిష్ట election timeout వ్యవధిలో హార్ట్‌బీట్ లేదా AppendEntries RPCని స్వీకరించకపోతే, అది నాయకుడు విఫలమయ్యాడని భావించి అభ్యర్థి స్థితికి మారుతుంది.
• ఓటింగ్: ఒక ఎన్నికల సమయంలో, ఒక అనుచరుడు ప్రతి టర్మ్‌కు గరిష్టంగా ఒక అభ్యర్థికి ఓటు వేస్తాడు.
• లాగ్ రెప్లికేషన్: అనుచరులు నాయకుడి సూచనల మేరకు వారి స్థానిక లాగ్‌కు లాగ్ ఎంట్రీలను జోడిస్తారు.

2. అభ్యర్థి (Candidate)

• ఎన్నికలను ప్రారంభించడం: ఒక అనుచరుడు టైమ్అవుట్ అయినప్పుడు (నాయకుడి నుండి సమాచారం అందని పక్షంలో), అది కొత్త ఎన్నికను ప్రారంభించడానికి అభ్యర్థి స్థితికి మారుతుంది.
• స్వయం-ఓటింగ్: ఒక అభ్యర్థి తన current termను పెంచుకుని, తనకే ఓటు వేసుకుని, క్లస్టర్‌లోని అన్ని ఇతర సర్వర్‌లకు RequestVote RPCలను పంపుతాడు.
• ఎన్నికలో గెలవడం: ఒక అభ్యర్థి క్లస్టర్‌లోని మెజారిటీ సర్వర్‌ల నుండి అదే టర్మ్ కోసం ఓట్లను పొందితే, అది నాయకుడి స్థితికి మారుతుంది.
• వెనక్కి తగ్గడం: ఒక అభ్యర్థి అధిక టర్మ్ ఉన్న మరొక సర్వర్‌ను కనుగొంటే, లేదా అది ఒక చట్టబద్ధమైన నాయకుడి నుండి AppendEntries RPCని స్వీకరిస్తే, అది అనుచరుడి స్థితికి తిరిగి వస్తుంది.

3. నాయకుడు (Leader)

• ఏకైక అధికారం: ఒక రాఫ్ట్ క్లస్టర్‌లో ఏ సమయంలోనైనా (ఒక నిర్దిష్ట టర్మ్ కోసం) ఒకే నాయకుడు ఉంటాడు. నాయకుడు అన్ని క్లయింట్ పరస్పర చర్యలు, లాగ్ రెప్లికేషన్, మరియు కన్సిస్టెన్సీని నిర్ధారించడానికి బాధ్యత వహిస్తాడు.
• హార్ట్‌బీట్‌లను పంపడం: నాయకుడు తన అధికారాన్ని నిలబెట్టుకోవడానికి మరియు కొత్త ఎన్నికలను నివారించడానికి అన్ని అనుచరులకు క్రమానుగతంగా AppendEntries RPCలను (హార్ట్‌బీట్‌లు) పంపుతాడు.
• లాగ్ నిర్వహణ: నాయకుడు క్లయింట్ అభ్యర్థనలను అంగీకరించి, కొత్త లాగ్ ఎంట్రీలను తన స్థానిక లాగ్‌కు జోడించి, ఆ తర్వాత ఈ ఎంట్రీలను అన్ని అనుచరులకు రెప్లికేట్ చేస్తాడు.
• కమిట్‌మెంట్: ఒక ఎంట్రీ మెజారిటీ సర్వర్‌లకు సురక్షితంగా రెప్లికేట్ చేయబడినప్పుడు మరియు స్టేట్ మెషిన్‌కు కమిట్ చేయవచ్చని నాయకుడు నిర్ణయిస్తాడు.
• వెనక్కి తగ్గడం: నాయకుడు అధిక term ఉన్న సర్వర్‌ను కనుగొంటే, అది వెంటనే వెనక్కి తగ్గి అనుచరుడిగా మారుతుంది. ఇది సిస్టమ్ ఎల్లప్పుడూ అత్యంత తెలిసిన టర్మ్‌తో పురోగతి సాధిస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది.

రాఫ్ట్ యొక్క కార్యాచరణ దశలు: ఒక వివరణాత్మక నడక

రాఫ్ట్ నాయకుడి ఎన్నిక మరియు లాగ్ రెప్లికేషన్ యొక్క నిరంతర చక్రం ద్వారా పనిచేస్తుంది. ఈ రెండు ప్రాథమిక యంత్రాంగాలు, కీలకమైన భద్రతా లక్షణాలతో పాటు, క్లస్టర్ కన్సిస్టెన్సీ మరియు ఫాల్ట్ టాలరెన్స్‌ను కొనసాగించేలా చేస్తాయి.

1. నాయకుడి ఎన్నిక

నాయకుడి ఎన్నిక ప్రక్రియ రాఫ్ట్ యొక్క కార్యకలాపాలకు ప్రాథమికమైనది, క్లస్టర్‌లో ఎల్లప్పుడూ చర్యలను సమన్వయం చేయడానికి ఒకే, అధికారిక నోడ్ ఉండేలా చేస్తుంది.

• ఎన్నికల టైమ్అవుట్: ప్రతి అనుచరుడు ఒక రాండమైజ్డ్ election timeoutను (సాధారణంగా 150-300ms) నిర్వహిస్తాడు. ఒక అనుచరుడు ఈ టైమ్అవుట్ వ్యవధిలో ప్రస్తుత నాయకుడి నుండి ఎటువంటి కమ్యూనికేషన్ (హార్ట్‌బీట్ లేదా AppendEntries RPC) స్వీకరించకపోతే, అది నాయకుడు విఫలమయ్యాడని లేదా నెట్‌వర్క్ విభజన జరిగిందని భావిస్తుంది.
• అభ్యర్థిగా మార్పు: టైమ్అవుట్ అయిన తర్వాత, అనుచరుడు Candidate స్థితికి మారుతాడు. అది తన current termను పెంచుకుని, తనకే ఓటు వేసుకుని, దాని ఎన్నికల టైమర్‌ను రీసెట్ చేస్తుంది.
• RequestVote RPC: అభ్యర్థి ఆ తర్వాత క్లస్టర్‌లోని అన్ని ఇతర సర్వర్‌లకు RequestVote RPCలను పంపుతాడు. ఈ RPCలో అభ్యర్థి యొక్క current term, దాని candidateId, మరియు దాని last log index మరియు last log term గురించిన సమాచారం ఉంటుంది (ఇది భద్రతకు ఎందుకు కీలకమో తర్వాత వివరిస్తాం).
• ఓటింగ్ నియమాలు: ఒక సర్వర్ ఈ పరిస్థితులలో ఒక అభ్యర్థికి తన ఓటును ఇస్తుంది:
  1. దాని current term అభ్యర్థి యొక్క టర్మ్ కన్నా తక్కువగా లేదా సమానంగా ఉండాలి.
  2. అది ప్రస్తుత టర్మ్‌లో మరొక అభ్యర్థికి ఇంకా ఓటు వేయలేదు.
  3. అభ్యర్థి యొక్క లాగ్ దాని స్వంత లాగ్ కంటే కనీసం అంత నూతనంగా ఉండాలి. ఇది మొదట last log termను పోల్చడం ద్వారా, ఆపై టర్మ్‌లు ఒకేలా ఉంటే last log indexను పోల్చడం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఒక అభ్యర్థి తన లాగ్‌లో ఓటరు లాగ్‌లోని అన్ని కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీలు ఉంటే "నూతనంగా" ఉంటాడు. దీనిని ఎన్నికల పరిమితి అంటారు మరియు ఇది భద్రతకు కీలకం.
• ఎన్నికలో గెలవడం: ఒక అభ్యర్థి క్లస్టర్‌లోని మెజారిటీ సర్వర్‌ల నుండి అదే టర్మ్ కోసం ఓట్లను పొందితే కొత్త నాయకుడిగా మారతాడు. ఎన్నికైన తర్వాత, కొత్త నాయకుడు తన అధికారాన్ని స్థాపించడానికి మరియు కొత్త ఎన్నికలను నివారించడానికి వెంటనే అన్ని ఇతర సర్వర్‌లకు AppendEntries RPCలను (హార్ట్‌బీట్‌లు) పంపుతాడు.
• విభజిత ఓట్లు మరియు పునఃప్రయత్నాలు: బహుళ అభ్యర్థులు ఏకకాలంలో ఉద్భవించడం సాధ్యమే, ఇది ఏ అభ్యర్థి మెజారిటీని పొందలేని విభజిత ఓటుకు దారితీస్తుంది. దీనిని పరిష్కరించడానికి, ప్రతి అభ్యర్థికి ఒక రాండమైజ్డ్ ఎన్నికల టైమ్అవుట్ ఉంటుంది. ఒక అభ్యర్థి యొక్క టైమ్అవుట్ ఎన్నికలో గెలవకుండా లేదా కొత్త నాయకుడి నుండి సమాచారం అందని పక్షంలో ముగిస్తే, అది తన టర్మ్‌ను పెంచుకుని కొత్త ఎన్నికను ప్రారంభిస్తుంది. రాండమైజేషన్ విభజిత ఓట్లు అరుదుగా మరియు త్వరగా పరిష్కరించబడతాయని నిర్ధారించడానికి సహాయపడుతుంది.
• అధిక టర్మ్‌లను కనుగొనడం: ఒక అభ్యర్థి (లేదా ఏదైనా సర్వర్) తన స్వంత current term కంటే ఎక్కువ term ఉన్న RPCని స్వీకరిస్తే, అది వెంటనే తన current termను అధిక విలువకు నవీకరించి, follower స్థితికి తిరిగి వస్తుంది. ఇది పాత సమాచారం ఉన్న సర్వర్ నాయకుడిగా మారడానికి లేదా చట్టబద్ధమైన నాయకుడిని భంగపరచడానికి ఎప్పుడూ ప్రయత్నించదని నిర్ధారిస్తుంది.

2. లాగ్ రెప్లికేషన్

ఒక నాయకుడు ఎన్నికైన తర్వాత, దాని ప్రాథమిక బాధ్యత రెప్లికేటెడ్ లాగ్‌ను నిర్వహించడం మరియు క్లస్టర్ అంతటా కన్సిస్టెన్సీని నిర్ధారించడం. ఇందులో క్లయింట్ ఆదేశాలను అంగీకరించడం, వాటిని తన లాగ్‌కు జోడించడం మరియు వాటిని అనుచరులకు రెప్లికేట్ చేయడం ఉంటాయి.

• క్లయింట్ అభ్యర్థనలు: అన్ని క్లయింట్ అభ్యర్థనలు (స్టేట్ మెషిన్ ద్వారా అమలు చేయవలసిన ఆదేశాలు) నాయకుడికి పంపబడతాయి. ఒక క్లయింట్ ఒక అనుచరుడిని సంప్రదిస్తే, అనుచరుడు ఆ అభ్యర్థనను ప్రస్తుత నాయకుడికి మళ్ళిస్తాడు.
• నాయకుడి లాగ్‌కు జోడించడం: నాయకుడు ఒక క్లయింట్ ఆదేశాన్ని స్వీకరించినప్పుడు, అది ఆ ఆదేశాన్ని తన స్థానిక లాగ్‌కు కొత్త log entryగా జోడిస్తుంది. ప్రతి లాగ్ ఎంట్రీలో ఆదేశం, అది స్వీకరించబడిన term, మరియు దాని log index ఉంటాయి.
• AppendEntries RPC: నాయకుడు ఆ తర్వాత అన్ని అనుచరులకు AppendEntries RPCలను పంపుతాడు, కొత్త లాగ్ ఎంట్రీని (లేదా ఎంట్రీల బ్యాచ్‌ను) వారి లాగ్‌లకు జోడించమని అభ్యర్థిస్తాడు. ఈ RPCలలో ఇవి ఉంటాయి:
  • term: నాయకుడి ప్రస్తుత టర్మ్.
  • leaderId: నాయకుడి ID (అనుచరులు క్లయింట్‌లను మళ్ళించడానికి).
  • prevLogIndex: కొత్త ఎంట్రీలకు ముందున్న లాగ్ ఎంట్రీ యొక్క ఇండెక్స్.
  • prevLogTerm: prevLogIndex ఎంట్రీ యొక్క టర్మ్. ఈ రెండూ (prevLogIndex, prevLogTerm) లాగ్ మ్యాచింగ్ ప్రాపర్టీకి కీలకం.
  • entries[]: నిల్వ చేయవలసిన లాగ్ ఎంట్రీలు (హార్ట్‌బీట్‌ల కోసం ఖాళీగా ఉంటాయి).
  • leaderCommit: నాయకుడి commitIndex (కమిట్ చేయబడినట్లు తెలిసిన అత్యధిక లాగ్ ఎంట్రీ యొక్క ఇండెక్స్).
• కన్సిస్టెన్సీ చెక్ (లాగ్ మ్యాచింగ్ ప్రాపర్టీ): ఒక అనుచరుడు AppendEntries RPCని స్వీకరించినప్పుడు, అది ఒక కన్సిస్టెన్సీ చెక్ చేస్తుంది. అది తన లాగ్‌లో prevLogIndex వద్ద prevLogTermతో సరిపోలే ఎంట్రీ ఉందో లేదో சரிచూస్తుంది. ఈ చెక్ విఫలమైతే, అనుచరుడు AppendEntries RPCని తిరస్కరించి, తన లాగ్ అస్థిరంగా ఉందని నాయకుడికి తెలియజేస్తాడు.
• అస్థిరతలను పరిష్కరించడం: ఒక అనుచరుడు AppendEntries RPCని తిరస్కరిస్తే, నాయకుడు ఆ అనుచరుడి కోసం nextIndexను తగ్గించి, AppendEntries RPCని మళ్లీ ప్రయత్నిస్తాడు. nextIndex అనేది నాయకుడు ఒక నిర్దిష్ట అనుచరుడికి పంపే తదుపరి లాగ్ ఎంట్రీ యొక్క ఇండెక్స్. నాయకుడు మరియు అనుచరుడి లాగ్‌లు సరిపోయే వరకు ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతుంది. ఒకసారి సరిపోలిక కనుగొనబడిన తర్వాత, అనుచరుడు తదుపరి లాగ్ ఎంట్రీలను అంగీకరించి, చివరికి తన లాగ్‌ను నాయకుడి లాగ్‌తో స్థిరంగా మార్చుకోగలడు.
• ఎంట్రీలను కమిట్ చేయడం: ఒక ఎంట్రీ నాయకుడు దానిని మెజారిటీ సర్వర్‌లకు (తనతో సహా) విజయవంతంగా రెప్లికేట్ చేసినప్పుడు కమిట్ చేయబడినదిగా పరిగణించబడుతుంది. ఒకసారి కమిట్ చేయబడిన తర్వాత, ఆ ఎంట్రీని స్థానిక స్టేట్ మెషిన్‌కు అన్వయించవచ్చు. నాయకుడు తన commitIndexను నవీకరించి, దీనిని తదుపరి AppendEntries RPCలలో చేర్చి, కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీల గురించి అనుచరులకు తెలియజేస్తాడు. అనుచరులు నాయకుడి leaderCommit ఆధారంగా వారి commitIndexను నవీకరించి, ఆ ఇండెక్స్ వరకు ఉన్న ఎంట్రీలను వారి స్టేట్ మెషిన్‌కు అన్వయిస్తారు.
• నాయకుడి సంపూర్ణత లక్షణం: ఒక లాగ్ ఎంట్రీ ఒక నిర్దిష్ట టర్మ్‌లో కమిట్ చేయబడితే, తదుపరి నాయకులందరూ కూడా ఆ లాగ్ ఎంట్రీని కలిగి ఉండాలని రాఫ్ట్ హామీ ఇస్తుంది. ఈ లక్షణం ఎన్నికల పరిమితి ద్వారా అమలు చేయబడుతుంది: ఒక అభ్యర్థి తన లాగ్ మెజారిటీ ఇతర సర్వర్‌ల కంటే కనీసం అంత నూతనంగా ఉంటేనే ఎన్నికలో గెలవగలడు. ఇది కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీలను ఓవర్‌రైట్ చేసే లేదా తప్పిపోయే నాయకుడిని ఎన్నిక కాకుండా నివారిస్తుంది.

3. భద్రతా లక్షణాలు మరియు హామీలు

రాఫ్ట్ యొక్క పటిష్టత అస్థిరతలను నివారించే మరియు డేటా సమగ్రతను నిర్ధారించే అనేక జాగ్రత్తగా రూపొందించిన భద్రతా లక్షణాల నుండి వస్తుంది:

• ఎన్నికల భద్రత: ఒక నిర్దిష్ట టర్మ్‌లో గరిష్టంగా ఒక నాయకుడు మాత్రమే ఎన్నిక కాగలడు. ఇది ఓటింగ్ యంత్రాంగం ద్వారా అమలు చేయబడుతుంది, ఇక్కడ ఒక అనుచరుడు ప్రతి టర్మ్‌కు గరిష్టంగా ఒక ఓటును ఇస్తాడు మరియు ఒక అభ్యర్థికి మెజారిటీ ఓట్లు అవసరం.
• నాయకుడి సంపూర్ణత: ఒక లాగ్ ఎంట్రీ ఒక నిర్దిష్ట టర్మ్‌లో కమిట్ చేయబడితే, ఆ ఎంట్రీ తదుపరి నాయకులందరి లాగ్‌లలో ఉంటుంది. ఇది కమిట్ చేయబడిన డేటా నష్టాన్ని నివారించడానికి కీలకం మరియు ప్రధానంగా ఎన్నికల పరిమితి ద్వారా నిర్ధారించబడుతుంది.
• లాగ్ మ్యాచింగ్ ప్రాపర్టీ: రెండు లాగ్‌లలో ఒకే ఇండెక్స్ మరియు టర్మ్‌తో ఒక ఎంట్రీ ఉంటే, ఆ లాగ్‌లు మునుపటి అన్ని ఎంట్రీలలో ఒకేలా ఉంటాయి. ఇది లాగ్ కన్సిస్టెన్సీ చెక్‌లను సులభతరం చేస్తుంది మరియు నాయకుడు అనుచరుల లాగ్‌లను సమర్ధవంతంగా నూతనంగా మార్చడానికి అనుమతిస్తుంది.
• కమిట్ భద్రత: ఒక ఎంట్రీ కమిట్ చేయబడిన తర్వాత, అది ఎప్పటికీ వెనక్కి తీసుకోబడదు లేదా ఓవర్‌రైట్ చేయబడదు. ఇది నాయకుడి సంపూర్ణత మరియు లాగ్ మ్యాచింగ్ లక్షణాల ప్రత్యక్ష ఫలితం. ఒక ఎంట్రీ కమిట్ చేయబడిన తర్వాత, అది శాశ్వతంగా నిల్వ చేయబడినట్లు పరిగణించబడుతుంది.

రాఫ్ట్‌లోని ముఖ్య భావనలు మరియు యంత్రాంగాలు

పాత్రలు మరియు కార్యాచరణ దశలకు మించి, రాఫ్ట్ స్థితిని నిర్వహించడానికి మరియు సరిగ్గా ఉండేలా చూసుకోవడానికి అనేక ముఖ్య భావనలపై ఆధారపడుతుంది.

1. టర్మ్స్ (Terms)

రాఫ్ట్‌లో ఒక term నిరంతరం పెరుగుతున్న పూర్ణాంకం. ఇది క్లస్టర్ కోసం ఒక లాజికల్ క్లాక్‌గా పనిచేస్తుంది. ప్రతి టర్మ్ ఒక ఎన్నికతో ప్రారంభమవుతుంది, మరియు ఎన్నిక విజయవంతమైతే, ఆ టర్మ్ కోసం ఒకే నాయకుడు ఎన్నికవుతాడు. పాత సమాచారాన్ని గుర్తించడానికి మరియు సర్వర్‌లు ఎల్లప్పుడూ అత్యంత నూతన సమాచారానికి కట్టుబడి ఉంటాయని నిర్ధారించడానికి టర్మ్స్ చాలా కీలకం:

• సర్వర్‌లు అన్ని RPCలలో వారి current termను మార్పిడి చేసుకుంటాయి.
• ఒక సర్వర్ అధిక term ఉన్న మరొక సర్వర్‌ను కనుగొంటే, అది తన స్వంత current termను నవీకరించి, follower స్థితికి తిరిగి వస్తుంది.
• ఒక అభ్యర్థి లేదా నాయకుడు తన term పాతదని (మరొక సర్వర్ term కంటే తక్కువ) కనుగొంటే, అది వెంటనే వెనక్కి తగ్గుతుంది.

2. లాగ్ ఎంట్రీలు

log రాఫ్ట్ యొక్క కేంద్ర భాగం. ఇది ఎంట్రీల యొక్క క్రమబద్ధమైన శ్రేణి, ఇక్కడ ప్రతి log entry స్టేట్ మెషిన్ ద్వారా అమలు చేయవలసిన ఆదేశాన్ని సూచిస్తుంది. ప్రతి ఎంట్రీలో ఇవి ఉంటాయి:

• ఆదేశం (Command): చేయవలసిన వాస్తవ ఆపరేషన్ (ఉదా., "set x=5", "create user").
• టర్మ్ (Term): నాయకుడి వద్ద ఎంట్రీ సృష్టించబడిన టర్మ్.
• ఇండెక్స్ (Index): లాగ్‌లోని ఎంట్రీ యొక్క స్థానం. లాగ్ ఎంట్రీలు ఇండెక్స్ ద్వారా ఖచ్చితంగా క్రమబద్ధీకరించబడతాయి.

లాగ్ పర్సిస్టెంట్, అంటే ఎంట్రీలు క్లయింట్‌లకు ప్రతిస్పందించే ముందు స్థిరమైన నిల్వకు వ్రాయబడతాయి, క్రాష్‌ల సమయంలో డేటా నష్టాన్ని నివారిస్తుంది.

3. స్టేట్ మెషిన్

రాఫ్ట్ క్లస్టర్‌లోని ప్రతి సర్వర్ ఒక state machineను నిర్వహిస్తుంది. ఇది కమిట్ చేయబడిన లాగ్ ఎంట్రీలను ప్రాసెస్ చేసే అప్లికేషన్-నిర్దిష్ట భాగం. కన్సిస్టెన్సీని నిర్ధారించడానికి, స్టేట్ మెషిన్ నిర్ధారితమైనది (ఒకే ప్రారంభ స్థితి మరియు ఆదేశాల శ్రేణి ఇవ్వబడినప్పుడు, అది ఎల్లప్పుడూ ఒకే అవుట్‌పుట్ మరియు తుది స్థితిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది) మరియు ఐడెంపొటెంట్ (ఒకే ఆదేశాన్ని బహుళసార్లు అన్వయించడం ఒకేసారి అన్వయించినట్లే అదే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది పునఃప్రయత్నాలను సునాయాసంగా నిర్వహించడానికి సహాయపడుతుంది, అయినప్పటికీ రాఫ్ట్ యొక్క లాగ్ కమిట్‌మెంట్ ఎక్కువగా ఒకే అప్లికేషన్‌కు హామీ ఇస్తుంది) అయి ఉండాలి.

4. కమిట్ ఇండెక్స్

commitIndex కమిట్ చేయబడినట్లు తెలిసిన అత్యధిక లాగ్ ఎంట్రీ ఇండెక్స్. అంటే ఇది మెజారిటీ సర్వర్‌లకు సురక్షితంగా రెప్లికేట్ చేయబడింది మరియు స్టేట్ మెషిన్‌కు అన్వయించవచ్చు. నాయకులు commitIndexను నిర్ణయిస్తారు, మరియు అనుచరులు నాయకుడి AppendEntries RPCల ఆధారంగా వారి commitIndexను నవీకరిస్తారు. commitIndex వరకు ఉన్న అన్ని ఎంట్రీలు శాశ్వతంగా పరిగణించబడతాయి మరియు వెనక్కి తీసుకోబడవు.

5. స్నాప్‌షాట్‌లు

కాలక్రమేణా, రెప్లికేటెడ్ లాగ్ చాలా పెద్దదిగా పెరిగి, గణనీయమైన డిస్క్ స్థలాన్ని వినియోగిస్తుంది మరియు లాగ్ రెప్లికేషన్ మరియు రికవరీని నెమ్మదిస్తుంది. రాఫ్ట్ దీనిని snapshotsతో పరిష్కరిస్తుంది. ఒక స్నాప్‌షాట్ అనేది ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో స్టేట్ మెషిన్ యొక్క స్థితి యొక్క కాంపాక్ట్ ప్రాతినిధ్యం. మొత్తం లాగ్‌ను ఉంచడానికి బదులుగా, సర్వర్‌లు క్రమానుగతంగా వారి స్థితిని "స్నాప్‌షాట్" చేసి, స్నాప్‌షాట్ పాయింట్ వరకు ఉన్న అన్ని లాగ్ ఎంట్రీలను విస్మరించి, ఆపై స్నాప్‌షాట్‌ను కొత్త లేదా వెనుకబడిన అనుచరులకు రెప్లికేట్ చేయవచ్చు. ఈ ప్రక్రియ సమర్ధతను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది:

• కాంపాక్ట్ లాగ్: పర్సిస్టెంట్ లాగ్ డేటా మొత్తాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• వేగవంతమైన రికవరీ: కొత్త లేదా క్రాష్ అయిన సర్వర్‌లు ప్రారంభం నుండి మొత్తం లాగ్‌ను రీప్లే చేయడానికి బదులుగా ఒక స్నాప్‌షాట్‌ను స్వీకరించవచ్చు.
• InstallSnapshot RPC: రాఫ్ట్ స్నాప్‌షాట్‌లను నాయకుడి నుండి అనుచరులకు బదిలీ చేయడానికి ఒక InstallSnapshot RPCని నిర్వచిస్తుంది.

ప్రభావవంతమైనప్పటికీ, స్నాప్‌షాటింగ్ అమలుకు సంక్లిష్టతను జోడిస్తుంది, ప్రత్యేకించి ఏకకాలిక స్నాప్‌షాట్ సృష్టి, లాగ్ ట్రెన్‌కేషన్ మరియు ప్రసారాన్ని నిర్వహించడంలో.

రాఫ్ట్‌ను అమలు చేయడం: గ్లోబల్ విస్తరణ కోసం ఆచరణాత్మక పరిగణనలు

రాఫ్ట్ యొక్క సొగసైన డిజైన్‌ను ఒక దృఢమైన, ప్రొడక్షన్-రెడీ సిస్టమ్‌గా మార్చడం, ప్రత్యేకించి ప్రపంచవ్యాప్త ప్రేక్షకులు మరియు విభిన్న ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ కోసం, అనేక ఆచరణాత్మక ఇంజనీరింగ్ సవాళ్లను పరిష్కరించడం అవసరం.

1. గ్లోబల్ సందర్భంలో నెట్‌వర్క్ లేటెన్సీ మరియు విభజనలు

ప్రపంచవ్యాప్తంగా పంపిణీ చేయబడిన సిస్టమ్‌ల కోసం, నెట్‌వర్క్ లేటెన్సీ ఒక ముఖ్యమైన అంశం. ఒక రాఫ్ట్ క్లస్టర్ సాధారణంగా ఒక లాగ్ ఎంట్రీని కమిట్ చేయడానికి ముందు మెజారిటీ నోడ్‌లు ఏకీభవించడం అవసరం. ఖండాలు దాటి విస్తరించిన క్లస్టర్‌లో, నోడ్‌ల మధ్య లేటెన్సీ వందల మిల్లీసెకన్లు ఉండవచ్చు. ఇది నేరుగా వీటిని ప్రభావితం చేస్తుంది:

• కమిట్ లేటెన్సీ: ఒక క్లయింట్ అభ్యర్థన కమిట్ కావడానికి పట్టే సమయం మెజారిటీ రెప్లికాలకు నెమ్మదైన నెట్‌వర్క్ లింక్ ద్వారా అడ్డంకిగా మారవచ్చు. రీడ్-ఓన్లీ అనుచరులు (పాత రీడ్‌ల కోసం నాయకుడి పరస్పర చర్య అవసరం లేదు) లేదా భౌగోళికంగా అవగాహన ఉన్న కోరం కాన్ఫిగరేషన్ (ఉదా., 5-నోడ్ క్లస్టర్ కోసం ఒక ప్రాంతంలో 3 నోడ్‌లు, మరొక ప్రాంతంలో 2, ఇక్కడ మెజారిటీ ఒకే వేగవంతమైన ప్రాంతంలో ఉండవచ్చు) వంటి వ్యూహాలు దీనిని తగ్గించగలవు.
• నాయకుడి ఎన్నిక వేగం: అధిక లేటెన్సీ RequestVote RPCలను ఆలస్యం చేయవచ్చు, ఇది తరచుగా విభజిత ఓట్లకు లేదా ఎక్కువ ఎన్నికల సమయాలకు దారితీయవచ్చు. ఎన్నికల టైమ్అవుట్‌లను సాధారణ ఇంటర్-నోడ్ లేటెన్సీ కంటే గణనీయంగా పెద్దదిగా సర్దుబాటు చేయడం చాలా ముఖ్యం.
• నెట్‌వర్క్ విభజన నిర్వహణ: వాస్తవ-ప్రపంచ నెట్‌వర్క్‌లు విభజనలకు గురవుతాయి. మెజారిటీ సర్వర్‌లను కలిగి ఉన్న విభజన మాత్రమే నాయకుడిని ఎన్నుకోగలదని మరియు పురోగతి సాధించగలదని నిర్ధారించడం ద్వారా రాఫ్ట్ విభజనలను సరిగ్గా నిర్వహిస్తుంది. మైనారిటీ విభజన కొత్త ఎంట్రీలను కమిట్ చేయలేకపోతుంది, తద్వారా స్ప్లిట్-బ్రెయిన్ దృశ్యాలను నివారిస్తుంది. అయితే, ప్రపంచవ్యాప్తంగా పంపిణీ చేయబడిన సెటప్‌లో దీర్ఘకాలిక విభజనలు కొన్ని ప్రాంతాలలో లభ్యత లేకపోవడానికి దారితీయవచ్చు, దీనికి కోరం ప్లేస్‌మెంట్ గురించి జాగ్రత్తగా నిర్మాణ నిర్ణయాలు అవసరం.

2. పర్సిస్టెంట్ స్టోరేజ్ మరియు డ్యూరబిలిటీ

రాఫ్ట్ యొక్క సరిగ్గా పనిచేయడం దాని లాగ్ మరియు స్థితి యొక్క పర్సిస్టెన్స్‌పై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక సర్వర్ ఒక RPCకి ప్రతిస్పందించే ముందు లేదా దాని స్టేట్ మెషిన్‌కు ఒక ఎంట్రీని అన్వయించే ముందు, సంబంధిత డేటా (లాగ్ ఎంట్రీలు, current term, votedFor) స్థిరమైన నిల్వకు వ్రాయబడిందని మరియు fsync'd (డిస్క్‌కు ఫ్లష్ చేయబడింది) అని నిర్ధారించుకోవాలి. ఇది క్రాష్ అయిన సందర్భంలో డేటా నష్టాన్ని నివారిస్తుంది. పరిగణనలు:

• పనితీరు: తరచుగా డిస్క్ రైట్‌లు పనితీరుకు అడ్డంకిగా మారవచ్చు. రైట్‌లను బ్యాచ్ చేయడం మరియు అధిక-పనితీరు గల SSDలను ఉపయోగించడం సాధారణ ఆప్టిమైజేషన్‌లు.
• విశ్వసనీయత: ఒక దృఢమైన మరియు మన్నికైన నిల్వ పరిష్కారాన్ని (స్థానిక డిస్క్, నెట్‌వర్క్-అటాచ్డ్ స్టోరేజ్, క్లౌడ్ బ్లాక్ స్టోరేజ్) ఎంచుకోవడం చాలా ముఖ్యం.
• WAL (రైట్-ఎహెడ్ లాగ్): తరచుగా, రాఫ్ట్ ఇంప్లిమెంటేషన్‌లు డేటాబేస్‌ల మాదిరిగానే, మార్పులు మెమరీలో అన్వయించబడటానికి ముందు డిస్క్‌కు వ్రాయబడతాయని నిర్ధారించడానికి మన్నిక కోసం రైట్-ఎహెడ్ లాగ్‌ను ఉపయోగిస్తాయి.

3. క్లయింట్ పరస్పర చర్య మరియు కన్సిస్టెన్సీ మోడల్స్

క్లయింట్లు నాయకుడికి అభ్యర్థనలను పంపడం ద్వారా రాఫ్ట్ క్లస్టర్‌తో సంకర్షణ చెందుతాయి. క్లయింట్ అభ్యర్థనలను నిర్వహించడంలో ఇవి ఉంటాయి:

• నాయకుడిని కనుగొనడం: క్లయింట్‌లకు ప్రస్తుత నాయకుడిని కనుగొనడానికి ఒక యంత్రాంగం అవసరం. ఇది సర్వీస్ డిస్కవరీ మెకానిజం ద్వారా, రీడైరెక్ట్ చేసే స్థిరమైన ఎండ్‌పాయింట్ ద్వారా, లేదా ఒక సర్వర్ నాయకుడిగా ప్రతిస్పందించే వరకు ప్రయత్నించడం ద్వారా కావచ్చు.
• అభ్యర్థన పునఃప్రయత్నాలు: నాయకుడు మారినా లేదా నెట్‌వర్క్ లోపం సంభవించినా క్లయింట్లు అభ్యర్థనలను పునఃప్రయత్నం చేయడానికి సిద్ధంగా ఉండాలి.
• రీడ్ కన్సిస్టెన్సీ: రాఫ్ట్ ప్రధానంగా రైట్‌ల కోసం బలమైన కన్సిస్టెన్సీకి హామీ ఇస్తుంది. రీడ్‌ల కోసం, అనేక మోడల్స్ సాధ్యమే:
  • బలంగా స్థిరమైన రీడ్‌లు: ఒక క్లయింట్ ఒక రీడ్‌ను సర్వ్ చేయడానికి ముందు మెజారిటీ అనుచరులకు హార్ట్‌బీట్ పంపడం ద్వారా తన స్థితి నూతనంగా ఉందని నిర్ధారించమని నాయకుడిని అడగవచ్చు. ఇది తాజాదనానికి హామీ ఇస్తుంది కానీ లేటెన్సీని జోడిస్తుంది.
  • నాయకుడి-లీజు రీడ్‌లు: నాయకుడు కొద్ది కాలానికి మెజారిటీ నోడ్‌ల నుండి 'లీజు' పొందవచ్చు, ఆ సమయంలో అది ఇప్పటికీ నాయకుడిగా ఉందని తెలుసుకుని, తదుపరి కన్సెన్సస్ లేకుండా రీడ్‌లను సర్వ్ చేయగలదు. ఇది వేగవంతమైనది కానీ సమయ-పరిమితమైనది.
  • పాత రీడ్‌లు (అనుచరుల నుండి): అనుచరుల నుండి నేరుగా చదవడం తక్కువ లేటెన్సీని అందిస్తుంది కానీ అనుచరుడి లాగ్ నాయకుడి కంటే వెనుకబడి ఉంటే పాత డేటాను చదివే ప్రమాదం ఉంది. రీడ్‌ల కోసం ఎవెంచువల్ కన్సిస్టెన్సీ సరిపోయే అప్లికేషన్‌లకు ఇది ఆమోదయోగ్యం.

4. కాన్ఫిగరేషన్ మార్పులు (క్లస్టర్ సభ్యత్వం)

రాఫ్ట్ క్లస్టర్ సభ్యత్వాన్ని మార్చడం (సర్వర్‌లను జోడించడం లేదా తీసివేయడం) ఒక సంక్లిష్టమైన ఆపరేషన్, ఇది అస్థిరతలు లేదా స్ప్లిట్-బ్రెయిన్ దృశ్యాలను నివారించడానికి కన్సెన్సస్ ద్వారా కూడా నిర్వహించబడాలి. రాఫ్ట్ జాయింట్ కన్సెన్సస్ అనే ఒక సాంకేతికతను ప్రతిపాదిస్తుంది:

• రెండు కాన్ఫిగరేషన్‌లు: ఒక కాన్ఫిగరేషన్ మార్పు సమయంలో, సిస్టమ్ తాత్కాలికంగా రెండు అతివ్యాప్త కాన్ఫిగరేషన్‌లతో పనిచేస్తుంది: పాత కాన్ఫిగరేషన్ (C_old) మరియు కొత్త కాన్ఫిగరేషన్ (C_new).
• జాయింట్ కన్సెన్సస్ స్టేట్ (C_old, C_new): నాయకుడు జాయింట్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను సూచించే ఒక ప్రత్యేక లాగ్ ఎంట్రీని ప్రతిపాదిస్తాడు. ఈ ఎంట్రీ కమిట్ చేయబడిన తర్వాత (C_old మరియు C_new రెండింటిలోనూ మెజారిటీల నుండి ఒప్పందం అవసరం), సిస్టమ్ ఒక పరివర్తన స్థితిలో ఉంటుంది. ఇప్పుడు, నిర్ణయాలకు రెండు కాన్ఫిగరేషన్‌ల నుండి మెజారిటీలు అవసరం. ఇది పరివర్తన సమయంలో పాత లేదా కొత్త కాన్ఫిగరేషన్ ఏకపక్షంగా నిర్ణయాలు తీసుకోకుండా, విబేధాలను నివారిస్తుంది.
• C_newకు పరివర్తన: జాయింట్ కాన్ఫిగరేషన్ లాగ్ ఎంట్రీ కమిట్ చేయబడిన తర్వాత, నాయకుడు కొత్త కాన్ఫిగరేషన్‌ను (C_new) మాత్రమే సూచించే మరొక లాగ్ ఎంట్రీని ప్రతిపాదిస్తాడు. ఈ రెండవ ఎంట్రీ కమిట్ చేయబడిన తర్వాత, పాత కాన్ఫిగరేషన్ విస్మరించబడుతుంది, మరియు సిస్టమ్ కేవలం C_new కింద పనిచేస్తుంది.
• భద్రత: ఈ రెండు-దశల కమిట్-లాంటి ప్రక్రియ ఏ సమయంలోనూ రెండు విరుద్ధమైన నాయకులు ఎన్నిక కాలేరని (ఒకరు C_old కింద, మరొకరు C_new కింద) మరియు మార్పు అంతటా సిస్టమ్ పనిచేస్తూనే ఉంటుందని నిర్ధారిస్తుంది.

పరివర్తన స్థితిలో అనేక ఎడ్జ్ కేసులు మరియు వైఫల్య దృశ్యాల కారణంగా కాన్ఫిగరేషన్ మార్పులను సరిగ్గా అమలు చేయడం రాఫ్ట్ అమలు యొక్క అత్యంత సవాలుగా ఉండే భాగాలలో ఒకటి.

5. డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్‌ను పరీక్షించడం: ఒక కఠినమైన విధానం

రాఫ్ట్ వంటి డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్ అల్గారిథమ్‌ను పరీక్షించడం దాని నాన్-డిటర్మినిస్టిక్ స్వభావం మరియు అనేక వైఫల్య మోడ్‌ల కారణంగా అనూహ్యంగా సవాలుగా ఉంటుంది. సాధారణ యూనిట్ పరీక్షలు సరిపోవు. కఠినమైన పరీక్షలో ఇవి ఉంటాయి:

• ఫాల్ట్ ఇంజెక్షన్: నోడ్ క్రాష్‌లు, నెట్‌వర్క్ విభజనలు, సందేశ ఆలస్యం మరియు సందేశ పునర్వ్యవస్థీకరణ వంటి వైఫల్యాలను క్రమపద్ధతిలో ప్రవేశపెట్టడం. జెప్సెన్ (Jepsen) వంటి టూల్స్ ఈ ప్రయోజనం కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడ్డాయి.
• ప్రాపర్టీ-ఆధారిత పరీక్ష: ఇన్వేరియంట్లు మరియు భద్రతా లక్షణాలను (ఉదా., ప్రతి టర్మ్‌కు గరిష్టంగా ఒక నాయకుడు, కమిట్ చేయబడిన ఎంట్రీలు ఎప్పటికీ కోల్పోవు) నిర్వచించడం మరియు వివిధ పరిస్థితులలో అమలు వీటిని సమర్థిస్తుందో లేదో పరీక్షించడం.
• మోడల్ చెకింగ్: అల్గారిథమ్ యొక్క కీలక భాగాల కోసం, సరిగ్గా ఉండేలా నిరూపించడానికి ఫార్మల్ వెరిఫికేషన్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించవచ్చు, అయినప్పటికీ ఇది అత్యంత ప్రత్యేకమైనది.
• అనుకరణ వాతావరణాలు: గ్లోబల్ విస్తరణలకు విలక్షణమైన నెట్‌వర్క్ పరిస్థితులను (లేటెన్సీ, ప్యాకెట్ నష్టం) అనుకరించే వాతావరణాలలో పరీక్షలను అమలు చేయడం.

ఉపయోగ సందర్భాలు మరియు వాస్తవ-ప్రపంచ అనువర్తనాలు

రాఫ్ట్ యొక్క ఆచరణాత్మకత మరియు అర్థమయ్యే గుణం వివిధ కీలకమైన ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ భాగాలలో దాని విస్తృత ఆమోదానికి దారితీసింది:

1. డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కీ-వాల్యూ స్టోర్స్ మరియు డేటాబేస్ రెప్లికేషన్

• etcd: కుబెర్నెటీస్ యొక్క ఒక పునాది భాగం, etcd కాన్ఫిగరేషన్ డేటా, సర్వీస్ డిస్కవరీ సమాచారాన్ని నిల్వ చేయడానికి మరియు రెప్లికేట్ చేయడానికి, మరియు క్లస్టర్ యొక్క స్థితిని నిర్వహించడానికి రాఫ్ట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. కుబెర్నెటీస్ సరిగ్గా పనిచేయడానికి దాని విశ్వసనీయత అత్యంత ముఖ్యమైనది.
• Consul: హాషికార్ప్ (HashiCorp) చే అభివృద్ధి చేయబడిన, Consul దాని డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ స్టోరేజ్ బ్యాకెండ్ కోసం రాఫ్ట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, డైనమిక్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ వాతావరణాలలో సర్వీస్ డిస్కవరీ, హెల్త్ చెకింగ్ మరియు కాన్ఫిగరేషన్ నిర్వహణను ప్రారంభిస్తుంది.
• TiKV: TiDB (ఒక డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ SQL డేటాబేస్) చే ఉపయోగించబడే డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ట్రాన్సాక్షనల్ కీ-వాల్యూ స్టోర్ దాని డేటా రెప్లికేషన్ మరియు కన్సిస్టెన్సీ హామీల కోసం రాఫ్ట్‌ను అమలు చేస్తుంది.
• CockroachDB: ఈ గ్లోబల్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ SQL డేటాబేస్ బహుళ నోడ్‌లు మరియు భౌగోళిక ప్రాంతాలలో డేటాను రెప్లికేట్ చేయడానికి, ప్రాంత-వ్యాప్త వైఫల్యాల మధ్య కూడా అధిక లభ్యత మరియు బలమైన కన్సిస్టెన్సీని నిర్ధారించడానికి రాఫ్ట్‌ను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తుంది.

2. సర్వీస్ డిస్కవరీ మరియు కాన్ఫిగరేషన్ నిర్వహణ

క్లస్టర్ అంతటా సేవలు మరియు కాన్ఫిగరేషన్‌ల గురించి కీలకమైన మెటాడేటాను నిల్వ చేయడానికి మరియు పంపిణీ చేయడానికి అవసరమైన సిస్టమ్‌ల కోసం రాఫ్ట్ ఒక ఆదర్శవంతమైన పునాదిని అందిస్తుంది. ఒక సేవ నమోదు చేసుకున్నప్పుడు లేదా దాని కాన్ఫిగరేషన్ మారినప్పుడు, అన్ని నోడ్‌లు చివరికి కొత్త స్థితిపై ఏకీభవిస్తాయని రాఫ్ట్ నిర్ధారిస్తుంది, మాన్యువల్ జోక్యం లేకుండా డైనమిక్ అప్‌డేట్‌లను ప్రారంభిస్తుంది.

3. డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ట్రాన్సాక్షన్ కోఆర్డినేటర్లు

బహుళ కార్యకలాపాలు లేదా సేవలలో అటామిసిటీ అవసరమయ్యే సిస్టమ్‌ల కోసం, రాఫ్ట్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ట్రాన్సాక్షన్ కోఆర్డినేటర్‌లకు ఆధారం కాగలదు, పాల్గొనేవారిలో మార్పులను కమిట్ చేయడానికి ముందు ట్రాన్సాక్షన్ లాగ్‌లు స్థిరంగా రెప్లికేట్ చేయబడతాయని నిర్ధారిస్తుంది.

4. ఇతర సిస్టమ్స్‌లో క్లస్టర్ కోఆర్డినేషన్ మరియు నాయకుడి ఎన్నిక

స్పష్టమైన డేటాబేస్ లేదా కీ-వాల్యూ స్టోర్ వినియోగానికి మించి, రాఫ్ట్ తరచుగా కోఆర్డినేషన్ పనులను నిర్వహించడానికి, ఇతర డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ప్రాసెస్‌ల కోసం నాయకులను ఎన్నుకోవడానికి, లేదా పెద్ద సిస్టమ్స్‌లో ఒక నమ్మదగిన కంట్రోల్ ప్లేన్‌ను అందించడానికి ఒక లైబ్రరీ లేదా ముఖ్య భాగంగా పొందుపరచబడుతుంది. ఉదాహరణకు, అనేక క్లౌడ్-నేటివ్ సొల్యూషన్స్ వారి కంట్రోల్ ప్లేన్ భాగాల స్థితిని నిర్వహించడానికి రాఫ్ట్‌ను ఉపయోగిస్తాయి.

రాఫ్ట్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు ప్రతికూలతలు

రాఫ్ట్ గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తున్నప్పటికీ, దాని ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.

ప్రయోజనాలు:

• అర్థమయ్యే గుణం: దాని ప్రాథమిక డిజైన్ లక్ష్యం, ఇది పాక్సోస్ వంటి పాత కన్సెన్సస్ అల్గారిథమ్‌ల కంటే అమలు చేయడం, డీబగ్ చేయడం మరియు తర్కించడం సులభతరం చేస్తుంది.
• బలమైన కన్సిస్టెన్సీ: కమిట్ చేయబడిన లాగ్ ఎంట్రీల కోసం బలమైన కన్సిస్టెన్సీ హామీలను అందిస్తుంది, డేటా సమగ్రత మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తుంది.
• ఫాల్ట్ టాలరెన్స్: మైనారిటీ నోడ్‌ల వైఫల్యాన్ని (ఒక N-నోడ్ క్లస్టర్‌లో (N-1)/2 వరకు వైఫల్యాలు) లభ్యత లేదా కన్సిస్టెన్సీని కోల్పోకుండా తట్టుకోగలదు.
• పనితీరు: స్థిరమైన పరిస్థితులలో (నాయకుడి మార్పులు లేనప్పుడు), రాఫ్ట్ అధిక త్రూపుట్‌ను సాధించగలదు ఎందుకంటే నాయకుడు అన్ని అభ్యర్థనలను వరుసగా ప్రాసెస్ చేస్తాడు మరియు సమాంతరంగా రెప్లికేట్ చేస్తాడు, నెట్‌వర్క్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను సమర్ధవంతంగా ఉపయోగించుకుంటాడు.
• సు-నిర్వచిత పాత్రలు: స్పష్టమైన పాత్రలు (నాయకుడు, అనుచరుడు, అభ్యర్థి) మరియు స్థితి పరివర్తనాలు మానసిక నమూనా మరియు అమలును సులభతరం చేస్తాయి.
• కాన్ఫిగరేషన్ మార్పులు: కన్సిస్టెన్సీని రాజీ పడకుండా క్లస్టర్ నుండి నోడ్‌లను సురక్షితంగా జోడించడానికి లేదా తీసివేయడానికి ఒక దృఢమైన యంత్రాంగాన్ని (జాయింట్ కన్సెన్సస్) అందిస్తుంది.

ప్రతికూలతలు:

• నాయకుడి బాటిల్‌నెక్: అన్ని క్లయింట్ రైట్ అభ్యర్థనలు నాయకుడి ద్వారా వెళ్ళాలి. అత్యంత అధిక రైట్ త్రూపుట్ ఉన్న దృశ్యాలలో లేదా నాయకులు క్లయింట్‌లకు భౌగోళికంగా దూరంగా ఉన్నప్పుడు, ఇది పనితీరుకు అడ్డంకిగా మారవచ్చు.
• రీడ్ లేటెన్సీ: బలంగా స్థిరమైన రీడ్‌లను సాధించడానికి తరచుగా నాయకుడితో కమ్యూనికేషన్ అవసరం, ఇది లేటెన్సీని జోడించవచ్చు. అనుచరుల నుండి చదవడం పాత డేటాను చదివే ప్రమాదం ఉంది.
• కోరం అవసరం: కొత్త ఎంట్రీలను కమిట్ చేయడానికి మెజారిటీ నోడ్‌లు అందుబాటులో ఉండాలి. 5-నోడ్ క్లస్టర్‌లో, 2 వైఫల్యాలు సహించదగినవి. 3 నోడ్‌లు విఫలమైతే, క్లస్టర్ రైట్‌ల కోసం అందుబాటులో ఉండదు. అధికంగా విభజించబడిన లేదా భౌగోళికంగా విస్తరించిన వాతావరణాలలో ఇది సవాలుగా ఉంటుంది, ఇక్కడ ప్రాంతాల మధ్య మెజారిటీని నిర్వహించడం కష్టం.
• నెట్‌వర్క్ సున్నితత్వం: నెట్‌వర్క్ లేటెన్సీ మరియు విభజనలకు అత్యంత సున్నితమైనది, ఇది ఎన్నికల సమయాలను మరియు మొత్తం సిస్టమ్ త్రూపుట్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది, ప్రత్యేకించి విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడిన విస్తరణలలో.
• కాన్ఫిగరేషన్ మార్పుల సంక్లిష్టత: దృఢమైనప్పటికీ, జాయింట్ కన్సెన్సస్ యంత్రాంగం రాఫ్ట్ అల్గారిథమ్‌లో సరిగ్గా అమలు చేయడానికి మరియు క్షుణ్ణంగా పరీక్షించడానికి మరింత క్లిష్టమైన భాగాలలో ఒకటి.
• సింగిల్ పాయింట్ ఆఫ్ ఫెయిల్యూర్ (రైట్‌ల కోసం): నాయకుడి వైఫల్యానికి ఫాల్ట్-టాలరెంట్ అయినప్పటికీ, నాయకుడు శాశ్వతంగా డౌన్ అయితే మరియు కొత్త నాయకుడిని ఎన్నుకోలేకపోతే (ఉదా., నెట్‌వర్క్ విభజనలు లేదా చాలా వైఫల్యాల కారణంగా), సిస్టమ్ రైట్‌లపై పురోగతి సాధించలేదు.

ముగింపు: దృఢమైన గ్లోబల్ సిస్టమ్స్ కోసం డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్‌లో నైపుణ్యం సాధించడం

రాఫ్ట్ అల్గారిథమ్ సంక్లిష్ట సమస్యలను సులభతరం చేయడంలో ఆలోచనాత్మక డిజైన్ యొక్క శక్తికి ఒక నిదర్శనంగా నిలుస్తుంది. దాని అర్థమయ్యే గుణంపై దృష్టి పెట్టడం డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్‌ను ప్రజాస్వామ్యీకరించింది, విస్తృత శ్రేణి డెవలపర్‌లు మరియు సంస్థలు మునుపటి విధానాల యొక్క గూఢమైన సంక్లిష్టతలకు లొంగకుండా అధిక లభ్యత మరియు ఫాల్ట్-టాలరెంట్ సిస్టమ్‌లను నిర్మించడానికి అనుమతిస్తుంది.

కుబెర్నెటీస్‌తో (etcd ద్వారా) కంటైనర్ క్లస్టర్‌లను ఆర్కెస్ట్రేట్ చేయడం నుండి CockroachDB వంటి గ్లోబల్ డేటాబేస్‌లకు దృఢమైన డేటా నిల్వను అందించడం వరకు, రాఫ్ట్ ఒక నిశ్శబ్ద కార్యకర్త, మన డిజిటల్ ప్రపంచం స్థిరంగా మరియు పనిచేస్తూనే ఉండేలా చూస్తుంది. రాఫ్ట్‌ను అమలు చేయడం ఒక చిన్న పని కాదు, కానీ దాని స్పెసిఫికేషన్ యొక్క స్పష్టత మరియు దాని చుట్టూ ఉన్న పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క సమృద్ధి దృఢమైన, స్కేలబుల్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ యొక్క తదుపరి తరాన్ని నిర్మించడానికి కట్టుబడి ఉన్నవారికి ఇది ఒక బహుమతిదాయకమైన ప్రయత్నం.

డెవలపర్‌లు మరియు ఆర్కిటెక్ట్‌ల కోసం కార్యాచరణ అంతర్దృష్టులు:

• అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రాధాన్యత ఇవ్వండి: ఒక అమలును ప్రయత్నించే ముందు, రాఫ్ట్ యొక్క ప్రతి నియమం మరియు స్థితి పరివర్తనను క్షుణ్ణంగా అర్థం చేసుకోవడానికి సమయం కేటాయించండి. అసలు పేపర్ మరియు విజువల్ వివరణలు అమూల్యమైన వనరులు.
• ఉన్న లైబ్రరీలను ఉపయోగించుకోండి: చాలా అప్లికేషన్‌ల కోసం, మీ అవసరాలు అత్యంత ప్రత్యేకమైనవి లేదా మీరు అకడమిక్ పరిశోధన చేస్తుంటే తప్ప, మొదటి నుండి నిర్మించడానికి బదులుగా బాగా పరిశీలించిన ప్రస్తుత రాఫ్ట్ ఇంప్లిమెంటేషన్‌లను (ఉదా., etcd, HashiCorp యొక్క రాఫ్ట్ లైబ్రరీ నుండి) ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించండి.
• కఠినమైన పరీక్ష చర్చనీయాంశం కాదు: ఫాల్ట్ ఇంజెక్షన్, ప్రాపర్టీ-ఆధారిత పరీక్ష మరియు వైఫల్య దృశ్యాల యొక్క విస్తృతమైన అనుకరణ ఏ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కన్సెన్సస్ సిస్టమ్‌కైనా అత్యంత ముఖ్యమైనవి. దానిని క్షుణ్ణంగా విచ్ఛిన్నం చేయకుండా "ఇది పనిచేస్తుంది" అని ఎప్పుడూ ఊహించవద్దు.
• గ్లోబల్ లేటెన్సీ కోసం డిజైన్ చేయండి: ప్రపంచవ్యాప్తంగా విస్తరించేటప్పుడు, వివిధ భౌగోళిక ప్రాంతాలలో కన్సిస్టెన్సీ మరియు పనితీరు రెండింటినీ ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మీ కోరం ప్లేస్‌మెంట్, నెట్‌వర్క్ టోపాలజీ మరియు క్లయింట్ రీడ్ వ్యూహాలను జాగ్రత్తగా పరిగణించండి.
• పర్సిస్టెన్స్ మరియు డ్యూరబిలిటీ: మీ అంతర్లీన నిల్వ లేయర్ దృఢంగా ఉందని మరియు క్రాష్ దృశ్యాలలో డేటా నష్టాన్ని నివారించడానికి fsync లేదా సమానమైన కార్యకలాపాలు సరిగ్గా ఉపయోగించబడుతున్నాయని నిర్ధారించుకోండి.

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ అభివృద్ధి చెందుతూనే ఉండగా, రాఫ్ట్ ద్వారా పొందుపరచబడిన సూత్రాలు—స్పష్టత, పటిష్టత మరియు ఫాల్ట్ టాలరెన్స్—విశ్వసనీయమైన సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క మూలస్తంభాలుగా ఉంటాయి. రాఫ్ట్‌లో నైపుణ్యం సాధించడం ద్వారా, డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కంప్యూటింగ్ యొక్క అనివార్యమైన గందరగోళాన్ని తట్టుకోగల దృఢమైన, ప్రపంచవ్యాప్తంగా స్కేలబుల్ అప్లికేషన్‌లను నిర్మించడానికి మీరు శక్తివంతమైన సాధనంతో మిమ్మల్ని మీరు సన్నద్ధం చేసుకుంటారు.