1. 引言

1.1 编写目的

实现 RAFT 共识算法，提高集群的协作能力和效率。为算法的设计、实现、测试提供重要依据。本文档可供开发人员、测试人员、用户阅读和参考。

1.2 背景

1982 年，Lamport 首次发表了关于拜占庭将军问题解决方案的论文，后来获得了计算机界的最高奖：图灵奖。
1999 年，Jakobsson 发表了关于 PoW 的论文。
2008 年，中本聪发表了比特币的论文，并用了 PoW 作为共识机制。
2012 年，PeerCoin 项目开始采用 PoS 作为共识机制。
2016 年，Tendermint 项目开始采用 PBFT 作为公示机制。
2018 年，以太坊项目提出在 2.0 版本中，通过 Casper 方法采用 PoS 作为共识机制。
共识算法作为一个集群中沟通与协调的工具，性能和安全等对集群的影响较大，raft 算法是共识算法中一个较为高效的算法实现，对于提升集群的效率有着非凡意义
项目名称：RAFT 算法
项目开发者：xx

1.3 定义

• RAFT: 共识算法 raft
• Follower：追随者，集群成员默认身份
• Candidate：候选者，集群没有领导者
• Leader: 领导者，Candidate 选举成功

2. 任务概述

2.1 目标

解决集群中就某一指令（提议）达成一致的问题，实现稳定可靠的 RAFT 算法

2.2 用户特点

本算法为集群共识而设计，集群成员（计算机）即为用户，要求性能强大、能够互相通信、存在唯一成员标识

2.3 假定和约束

节点要求：

• 信道安全
• 节点忠诚

约束

• 集群成员可以宕机，但要保证超过半数可以正常工作
• 领导者是整个集群的枢纽，对集群的性能起决定性作用

3. 需求规定

3.1 对功能的规定

• 共识提议：领导者共识提议，以前的共识没有完成也可以继续提出提议，一旦共识完成对所有成员发出通知
• 成员变更：成员变更（添加和移除）可视为特殊的提议，也需要共识。
• 选取领导者：节点一旦成为主节点，对所有成员发出通知

3.2 性能需求

3.2.1 精度

数据要求必须完整、精确、可靠、真实。

3.2.2 时间特性要求

在通信良好的情况下：在 30 秒以内选出领导者，实时处理提议，结果可以延时返回，成员变更 1 分钟内完成；
在通信较差的情况下可以适当增加时间

3.2.3 灵活性

RAFT 算法在每个成员都有一份持久化的日志（提议）和自己的标识，可更新成员的运行环境，只要这些数据不变

3.3 输入输出要求

3.4 数据管理能力要求

3.5 故障处理要求

节点宕机之后，可使用本地的数据或者同步其他节点的数据进行恢复

3.6 其他专门需求

4. 运行环境规定

4.1 设备

计算机性能有较高要求，越快越好。

4.2 支持软件

开发工具：goland
编程语言：go
操作系统：Linux 最佳，windows 也可

4.3 接口

4.3 控制