聊聊Election Algorithms
摘要：
序
本文主要研究一下Election Algorithms
Election Algorithms
Election Algorithms大致有兩類，一類是Garcia-Molina提出的Bully Election，一類是Chang & Roberts's Tok...
序
本文主要研究一下Election Algorithms
Election Algorithms
Election Algorithms大致有兩類，一類是Garcia-Molina提出的Bully Election，一類是Chang & Roberts's Token Ring Election algorithm；對於大多數的election algorithms通常有如下幾個假定：
- 完整的topology，資訊可以在topology的nodes之間傳遞
- 每個node有唯一的id，而且對整個topology其他node可見
- 所有的通訊網路是可靠的，只允許node fail，要求訊息不丟失，不重複，不損壞
- 要求已經有fail detector機制來處理node fail的情況
Bully Election
- 當有node檢測到leader fail之後，就傳送election request給其他node，election request中帶上自己的id
- 當node接收到election request時判斷如果自己的id大於request中的id，則可以"bully"覆蓋request中的id，如果小於則不改動，然後傳送election request給其他node；當有node接收到election request的id是自己的node id時，則表明自己是leader，於是給其他node傳送leader request
- 當node接收到leader request時設定本地leader id，同時判斷如果leader id不是自己的node id時則轉發該leader request給其他node
Token Ring Election
- 當有node檢測到leader fail之後，就傳送election request給其他node，election request中帶上自己的id
- 當node接收到election request時，則判斷自己的node id是否在裡面，不在的話則追加自己的node id到election request中；如果自己的node id已經在該election request中時則提取這些node id，取出id最大的作為leader，然後給其他node傳送leader request
- 當node接收到leader request時設定本地leader id，同時判斷如果leader id不是自己的node id時則轉發該leader request給其他node
例項
這裡採用distributedLeaderElection 的實現
Bully Election
public void onMessage(String message) {
String messageHeader = message.split(":")[0];
String messageBody = message.split(":")[1];
if (messageHeader.equals("Election")){
if (Integer.parseInt(messageBody.trim()) < Node.getMyID() // If we are a better candidate
&& !participant){
System.out.println("I " + Node.getMyID() + " am a better candidate than "+messageBody);
Node.sendMsgToNextNode("Election" + ":" + Node.getMyID()); // Suggest us for election
}
else if (Integer.parseInt(messageBody.trim()) == Node.getMyID()){ // If this is our ID
System.out.println("I " + Node.getMyID() + " received my own pebble, so I am the new leader");
Node.sendMsgToNextNode("Leader" + ":" + Node.getMyID()); // Announce us as the new leader
}
else { // The current candidate is better
System.out.println("I " + Node.getMyID() + " am a worse candidate than "+messageBody);
Node.sendMsgToNextNode(message); // Forward his candidancy
}
participant = true;
}
else if (messageHeader.equals("Leader")){
System.out.println(messageBody + " is the new leader");
leaderID = messageBody;
if (Integer.parseInt(messageBody.trim()) != Node.getMyID()) Node.sendMsgToNextNode(message);
}
}
- 可以看到bully演算法在看到election request中node id小於自己node id時，直接bully覆蓋該node id；當走了一圈發現請求中node id是自己的node id時，則選舉自己為leader
Token Ring Election
public void onMessage(String message) {
String messageHeader = message.split(":")[0];
List<String> messageBody = Arrays.asList(message.replace(messageHeader+":", "").split(":"));
if (messageHeader.equals("Election")){
if (!messageBody.contains(Node.getMyID()+"")){ // If we are not contained in the list
System.out.println("I " + Node.getMyID() + " am not contained in this message "+message);
Node.sendMsgToNextNode(message + ":" + Node.getMyID()); // Suggest us for election
}
else { // If we are in the list
System.out.println("I " + Node.getMyID() + " am contained in this message");
String newLeader = findLeaderInBody(messageBody);
Node.sendMsgToNextNode("Leader" + ":" + newLeader); // Announce the new leader
}
}
else if (messageHeader.equals("Leader")){
String leaderBody = message.split(":")[1];
System.out.println(leaderBody + " is the new leader");
leaderID = leaderBody;
if (Integer.parseInt(leaderBody.trim()) != Node.getMyID()) Node.sendMsgToNextNode(message);
}
}
private String findLeaderInBody(List<String> messageBody) {
int maxID = 0;
if (messageBody.size() > 0){
for (String leaderCandidate : messageBody){
if (Integer.parseInt(leaderCandidate.trim()) > maxID) {
maxID = Integer.parseInt(leaderCandidate.trim());
}
}
}
return maxID+"";
}
- 可以看到ring演算法是在請求中追加自己的node id；當走了一圈發現自己的node id已經在其中時，通過findLeaderInBody從這些node id中取出最大的那個，選舉該node為leader
小結
- Election Algorithms大致有兩類，一類是Garcia-Molina提出的Bully Election，一類是Chang & Roberts's Token Ring Election algorithm
-
對於大多數的election algorithms通常有如下幾個假定：
- 完整的topology，資訊可以在topology的nodes之間傳遞
- 每個node有唯一的id，而且對整個topology其他node可見
- 所有的通訊網路是可靠的，只允許node fail，要求訊息不丟失，不重複，不損壞
- 要求已經有fail detector機制來處理node fail的情況
- bully演算法與ring演算法的共同點是對比node id，在具體的例項中我們可以看到，bully演算法顧名思義就是如果自己的node id比較大，則可以覆蓋request中的node，最後node id最大的為leader；而ring演算法則是採取追加node id方式，最後在從中選取node id最大的為leader