在Raft协议中，每个节点都维护了一个状态机，该状态机有三种状态，分别是Leader状态、Follower状态和Candidate状态，在任意时刻，集群中的任意一个节点都处于这三个状态之一。在多数情况下，集群中有一个Leader节点，其他节点都处于Follower状态。

所有节点遵从一条准则：当某个节点所接收到的消息中，消息所携带的任期号大于当前节点本身记录的任期号，那么该节点会更新自身记录的任期号，同时会切换为Follower并重置选举计时器。

节点状态

1.Leader节点

(1).负责处理所有客户端的请求

• 接收客户端的写入请求，Leader节点会在本地追加一条相应的日志，然后将其封装成消息发送到集群中其他的Follower节点。当Follower节点收到该消息时会对其进行响应。如果集群中多数(超过半数)节点都已收到该请求对应的日志记录时，则Leader节点认为该条日志记录已提交committed
  ，可以向客户端返回响应。

• 接收客户端的只读请求。

(2).定期向集群中的Follower节点发送心跳消息，目的是为了防止集群中其他Follower节点的选举计时器超时，从而触发新一轮的选举。

2.Follower节点

响应来自Leader或者Candidate的请求：Follower节点也不处理Client的请求，而是将请求重定向给集群的Leader节点，由Leader节点进行请求处理。

3.Candidate节点

由Follower节点转换而来的，当Follower节点长时间没有收到Leader节点发送的心跳消息时，该节点的选举计时器就会过期，然后将自身状态转换成Candidate，并发起选举。

选举

1.两个控制Leader选举的时间

(1).选举超时时间

当每个Follower节点接收不到Leader节点的心跳消息时，Follower节点并不会立即发起新一轮选举，而是需要等待一段时间之后才切换成Candidate状态发起新一轮选举。这段等待时长就是election timeout，这样设计的原因是：Leader节点发送的心跳消息，可能因为瞬间的网络延迟或程序瞬间的卡顿而迟到(或是丢失)，该情况下触发新一轮选举是没有必要的。

(2).心跳超时时间

Leader节点向集群中其他Follower节点发送心跳消息的时间间隔。Follower节点收到心跳信息时，会重置选举定时器防止发起新一轮的选举。

2.选举流程

(1).集群初始化，所有节点都是Follower，没有Leader。

(2).Follower收不到Leader心跳信息，导致选举计时器超时，Follower转为Candidate并发起选举。

(3).Candidate获取超过半数以上的选票，则成为该任期的Leader，直到该任期结束。

在实际选举操作中，会遇到一些特殊情况，比如选举过程中某节点收到前任Leader的心跳信息。当出现这种情况时，该节点会利用心跳信息中携带的任期值进行比较操作，假如心跳信息中的任期值小于该节点的任期值，则忽略该心跳信息。如果该Leader节点发现周边节点的任期值大于自身的任期值，那么会主动降级为Follower节点，同步新Leader节点的相关信息。

3.投票流程

(1).发起选举的节点先给自己投票。

(2).向集群中其他节点发送选举请求(Request Vote)，目的是获取其他节点的选票。

(3).集群中其他节点收到Request Vote后，重置选举定时器(防止切换为Candidate，当同时出现多个Candidate时，会导致选举失败而重新进行选举)。

(4).发起选举的节点收到超半数的选票后，切换为Leader，其余节点切换为Follower。

注：集群中节点会记录当前任期号、投票结果。

4.多个Candidate情况

(1).当有两个或两个以上节点选举计时器同时过期时，就会造成这些节点同时由Follower转成Candidate，每个Candidate获取的选票不过半，就会导致选举失败。

(2).防止该情况下选举失败处理方法：在此情形下选举失败后，选举超时时间会从设定时间区间内选取一个随机数，当节点设定的时间随机数很小时，该节点会很快出现选举计时器超时，继而发起新一轮的选举。

5.Leader lease机制

Leader lease机制指的是，如果节点收到Leader发来的消息，那么就不会给其他节点投票。如下图，有s1、s2、s3三个节点，s1为Leader，s2、s3为Follower。在发生网络分区后，s1和s3可以互通，s2和s3可以互通，s1和s2无法互通。s2在选举计时器超时时间内没有收到Leader发来的心跳消息，那么s2在选举计时器超时后发起选举。s2收到s3的投票后成为新的Leader。但是s1作为Leader仍在正常工作，集群也处于正常工作状态，s2不应该发起选举。利用Leader lease机制，可以阻止s3向s2发送选票响应消息，可以有效防止这种现象的发生。

6.Check Quorum机制

Check Quorum机制指的是，检测当前Leader是否可以与集群中超过半数的节点连通，如果不能连通，那么该节点切换成Follower。通常情况下，Check Quorum机制与Leader lease机制配合使用。如下图，有s1、s2、s3、s4、s5五个节点，s1为Leader，s2、s3、s4、s5为Follower。在发生网络分区后，s1、s2互通，s2、s3、s4互通，s5不通。在没有开启Leader lease机制的情况下，s2、s3、s4会选举出新的Leader。但开启了Leader lease机制，s2会忽略其他节点的投票消息，此时不会选举出新的Leader。为防止这种无法选出Leader的情况出现，开启Check Quorum机制可以解决这个问题，即s1由于无法与超半数节点连通而切换为Follower，s2可以响应投票消息。总的来说，Check Quorum机制是从Leader角度判断自己是否合法，Leader lease机制是从Follower角度判断Leader是否合法。