セキュリティキャンプ2023成果発表 Y3分散合意ゼミ 高棟雄斗

アジェンダ ● 分散合意ゼミのテーマ/目的 ● Raftについて ● 今回実装したもの ● 感想

分散合意ゼミのテーマ/目的 ● コンピュータシステムの耐故障性を高めたい場面で分散システムを使用す ることがある ● 分散合意は、分散システムにおいてノードを共通の値や状態に合意するプ ロセス ● 分散合意アルゴリズムとして代表的なRaftを実装を通して学ぶことがこの ゼミの目的

Raftについて ● Raftは、分散システム内の複数のノードを同じ状態に合意するためのアル ゴリズム ● ノードの中から選挙でリーダーを選出する ○ リーダーがいなくなった場合は、残りのノードから再選挙される ● クラスタに送られてきた通信は全てリーダーに集約され、リーダーから各 ノードにレプリケーションされる

今回実装したもの ● リーダー選挙 ● ログレプリケーション ● ソースコード: https://github.com/shinbunbun/raft.go

リーダー選挙

リーダー選挙 ● 全てのノードの中から1台のLeaderを選出する ● 2台以上のLeaderが選出された場合 or 1台もLeaderを選出できなかった 場合はやり直し

リーダー選挙のフロー ● リーダー検出 ○ リーダーは定期的に FollowerにHeartbeatを送信している ○ Followerは、一定時間HeartBeatが送られてこなかった場合に自身を Candidateとしてリーダー選 挙に立候補する ● リーダー決定 ○ Candidateは全てのノードに対して投票リクエストを送り、受け取ったノードは Leaderとして受け入 れるか否かを回答する ○ 過半数以上の賛成を得れた場合はそのノードが Leaderとなる

node01: Leader node02~05: Follower node 01 node 02 node 03 node 04 node 05 HeartBeat

node01: Leader node02~05: Follower node 02 node 03 node 04 node 05 node 01

node02: Candidate node03~05: Follower node 02 node 03 node 04 node 05 投票リクエスト

node02: Candidate node03~05: Follower node 02 node 03 node 04 node 05 投票

node02: Leader node03~05: Follower node 02 node 03 node 04 node 05

ログレプリケーション

ログレプリケーション ● 全てのノードにおいて有効なログについて合意を取る ○ Leaderは過半数以上のFollowerが追加に成功したindexまでのlogを確定 ■ つまり、状態を問い合わせした際には必ず過半数以上のノードで確定している logが返される ○ Logの追加に失敗した場合は Followerが必要としているLogの全てが含まれていないものと判断 し、古いLogを含めて再送処理を行う

Client {Log: [hoge]} を追加 node 01 node 02 node 03 node 04 node 05 node01: Leader node02~05: Follower Logをレプリケーション {Log: [hoge]} node01 gya, fuga node02 gya node03 gya, fuga node04 gya, fuga node05 gya, fuga

node 01 node 02 node 03 node 04 node 05 node01: Leader node02~05: Follower node01 gya, fuga, hoge node02 gya node03 gya, fuga, hoge node04 gya, fuga, hoge node05 gya, fuga, hoge

node 01 node 02 node 03 node 04 node 05 node01: Leader node02~05: Follower node01 gya, fuga, hoge node02 gya node03 gya, fuga, hoge node04 gya, fuga, hoge node05 gya, fuga, hoge 再送 {Log: [fuga, hoge]}

node 01 node 02 node 03 node 04 node 05 node01: Leader node02~05: Follower node01 gya, fuga, hoge node02 gya, fuga, hoge node03 gya, fuga, hoge node04 gya, fuga, hoge node05 gya, fuga, hoge

ビジュアライザ ● ノードやデータの動きを可視化するためのビジュアライザを発表用に作成

動画リンク https://youtu.be/Wc2IRQNuEp0

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感想 ● Channelまわりでバグったりなど、Goの知識が足りない部分があった ● 実際に手を動かすことでRaftの仕組みを理解できてとても楽しかった ● 今回の講義では一部扱っていない部分があったので、原著論文を読んでちゃんと 実装したい