# DCF
**Repository Path**: liuzhanfeng2/DCF
## Basic Information
- **Project Name**: DCF
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No
## Statistics
- **Stars**: 0
- **Forks**: 54
- **Created**: 2025-03-03
- **Last Updated**: 2025-03-03
## Categories & Tags
**Categories**: Uncategorized
**Tags**: None
## README
# Distributed Consensus Framework
分布式一致性框架
#### 一、工程说明
##### 1、编程语言：C
##### 2、编译工具：cmake或make，建议使用cmake
##### 3、目录说明：
- DCF：主目录，CMakeLists.txt为主工程入口；
- src:：源代码目录，按子目录划分模块解耦；
- test：测试用例
- build：工程构建脚本
#### 二、编译指导与工程构建
##### 概述
编译DCF需要dcf和binarylibs两个组件。
- dcf：dcf的主要代码。可以从开源社区获取。
- binarylibs：依赖的第三方开源软件，你可以直接编译openGauss-third_party代码获取，也可以从开源社区下载已经编译好的并上传的一个副本。
##### 操作系统和软件依赖要求
支持以下操作系统：
- CentOS 7.6（x86）
- openEuler-20.03-LTS
- openEuler-22.03-LTS
- openEuler-24.03-LTS
适配其他系统，可参照openGauss数据库编译指导
当前DCF依赖第三方软件有securec、lz4、zstd、openssl、cjson;
编译dcf依赖的第三方软件要求与编译opengauss对依赖的第三方软件要求一致。
##### 下载dcf及第三方软件
对于dcf代码，开发人员可以从本仓库（[https://gitee.com/opengauss/DCF](https://gitee.com/opengauss/DCF)）直接clone到本地。
对于第三方软件, OpenGauss所有的第三方软件都统一维护在[https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party](https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party)仓库中。开发人员可以通过两种方式获取需要的第三方软件： 1. 直接下载编译好的openGauss-third_party二进制包。2. 下载源码自行编译。
如果想要直接下载编译好的openGauss-third_party二进制包，请参考仓库[https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party](https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party)中的ReadMe文档，其中维护了针对不同的操作系统和软件版本的编译好的openGauss-third_party二进制包的下载链接。比如，对于OpenEuler_x86系统，gcc的10.3以上版本，最新的编译好的第三方软件二进制包下载链接为[https://opengauss.obs.cn-south-1.myhuaweicloud.com/latest/binarylibs/gcc10.3/openGauss-third_party_binarylibs_openEuler_x86_64.tar.gz](https://opengauss.obs.cn-south-1.myhuaweicloud.com/latest/binarylibs/gcc10.3/openGauss-third_party_binarylibs_openEuler_x86_64.tar.gz)。
如果想要自己编译，请将仓库[https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party](https://gitee.com/opengauss/openGauss-third_party)完整clone到本地，并参考**该仓库ReadMe文档中的构建过程**和本文档后续的**编译第三方软件**章节。
##### 编译第三方软件
在编译dcf之前，需要先编译dcf依赖的开源及第三方软件。这些开源及第三方软件存储在openGauss-third_party代码仓库中，通常只需要构建一次。如果开源软件有更新，需要重新构建软件。
用户也可以直接从binarylibs库中获取开源软件编译和构建的输出文件。
##### 代码编译
使用DCF/build/linux/opengauss/build.sh编译代码, 参数说明请见以下表格。
| 选项 | 参数 | 说明 |
| --- |:--- | :--- |
| -3rd | [binarylibs path] | 指定binarylibs路径。该路径必须是绝对路径。|
| -m | [version_mode] | 编译目标版本，Debug或者Release。默认Release|
| -t | [build_tool] | 指定编译工具，cmake或者make。默认cmake|
现在只需使用如下命令即可编译：
[user@linux ]$ sh build.sh -3rd [binarylibs path] -m Release -t cmake
完成编译后，动态库生成在DCF/output/lib目录中
#### 三、接口说明
##### 1、API列表
DCF角色定义：
```
typedef enum en_dcf_role {
DCF_ROLE_UNKNOWN = 0,
DCF_ROLE_LEADER,
DCF_ROLE_FOLLOWER,
DCF_ROLE_LOGGER,
DCF_ROLE_PASSIVE,
DCF_ROLE_PRE_CANDIDATE,
DCF_ROLE_CANDIDATE,
DCF_ROLE_CEIL,
} dcf_role_t;
```
- ___int dcf_set_param(const char *param_name, const char *param_value);___
功能说明：设置DCF配置参数
参数说明：param_name是需要设置的参数名称，param_value是需要设置的参数值。
参数名称有以下类型：
"ELECTION_TIMEOUT" --选举超时时间，单位ms
"HEARTBEAT_INTERVAL" --心跳间隔，单位ms
"RUN_MODE" --运行模式，ELECTION_AUTO或ELECTION_MANUAL
"INSTANCE_NAME" --实例名称
"DATA_PATH" --数据文件路径
"LOG_PATH" --日志文件路径
"LOG_LEVEL" --最大日志级别"RUN_ERR|RUN_WAR|RUN_INF|DEBUG_ERR|DEBUG_WAR|DEBUG_INF|MEC|OPER|TRACE|PROFILE",
需要开启自定义级别,从上述字符串中选取并使用|分割;
默认级别"RUN_ERR|RUN_WAR|DEBUG_ERR|OPER"
若需要关闭日志打印，配置"NONE"
"LOG_BACKUP_FILE_COUNT" --日志备份文件数
"MAX_LOG_FILE_SIZE" --日志文件最大size，单位MB
"LOG_FILE_PERMISSION" --日志文件权限,权限不高于700
"LOG_PATH_PERMISSION" --日志路径权限,权限不高于700
"MEC_AGENT_THREAD_NUM" --通信agent线程数量
"MEC_REACTOR_THREAD_NUM" --通信reactor线程数量
"MEC_CHANNEL_NUM" --通信通道数量
"MEM_POOL_INIT_SIZE" --共用buddy pool的初始size
"MEM_POOL_MAX_SIZE" --共用buddy pool的最大size
"COMPRESS_ALGORITHM" --通信压缩算法, 0:COMPRESS_NONE, 1:COMPRESS_ZSTD, 2:COMPRESS_LZ4
"COMPRESS_LEVEL" --压缩级别
"SOCKET_TIMEOUT" --socket收发报文超时时间，单位ms
"CONNECT_TIMEOUT" --连接超时时间，单位ms
"REP_APPEND_THREAD_NUM" --leader节点发送日志的线程数
"MEC_FRAGMENT_SIZE" --通信消息buffer size
"STG_POOL_INIT_SIZE" --存储pool初始size
"STG_POOL_MAX_SIZE" --存储pool最大size，存储有读写两个pool，这里是单个pool的size
"MEC_POOL_MAX_SIZE" --通信pool最大size，通信有收发两个pool，这里是单个pool的size
"FLOW_CONTROL_CPU_THRESHOLD" -- CPU使用率超过此值时会对passive节点的日志同步进行流控，单位%
"FLOW_CONTROL_NET_QUEUE_MESSAGE_NUM_THRESHOLD" -- DCF发送日志队列中消息超过此值时会对passive节点的日志同步进行流控
"FLOW_CONTROL_DISK_RAWAIT_THRESHOLD" -- 磁盘读延时超过此值时会对passive节点的日志同步进行流控，单位us
"DN_FLOW_CONTROL_RTO" -- DN流控参数，结合接口dcf_pause_rep使用
"DN_FLOW_CONTROL_RPO" -- DN流控参数，结合接口dcf_pause_rep使用
- ___int dcf_get_param(const char *param_name, const char *param_value, unsigned int size);___
功能说明：设置DCF配置参数
参数说明：param_name是需要设置的参数名称，参数名称如dcf_set_param中参数param_name一致
param_value是获取的参数值，需提前分配内存
size是param_value的大小
- ___int dcf_register_after_writer(usr_cb_after_writer_t cb_func);___
功能说明：注册leader节点写入数据成功的回调函数
参数说明：回调函数形式如下，其中stream_id是分组编号，相同编号的组成一个一致性group;
index是落盘日志的index; buf是落盘的日志buf; size是落盘的日志size;
key是落盘日志的key，可以唯一标识一条日志; error_no是错误码
```
typedef int (*usr_cb_after_writer_t)(unsigned int stream_id, unsigned long long index,
const char *buf, unsigned int size, unsigned long long key, int error_no);
```
- ___int dcf_register_consensus_notify(usr_cb_consensus_notify_t cb_func);___
功能说明：注册follower节点写入数据成功的回调函数
参数说明：回调函数形式如下，参数解释同上
```
typedef int (*usr_cb_consensus_notify_t)(unsigned int stream_id, unsigned long long index,
const char *buf, unsigned int size, unsigned long long key);
```
- ___int dcf_register_status_notify(usr_cb_status_notify_t cb_func);___
功能说明：注册节点角色变化的回调函数
参数说明：回调函数形式如下，new_role是节点新角色
```
typedef int (*usr_cb_status_notify_t)(unsigned int stream_id, dcf_role_t new_role);
```
- ___int dcf_register_log_output(usr_cb_log_output_t cb_func);___
功能说明：注册日志输出的回调函数
参数说明：回调函数形式如下，log_type是日志类型，LOG_RUN、LOG_DEBUG等; log_level是日志级别，LEVEL_ERROR、LEVEL_WARN等;
code_file_name是代码文件名，如__FILE__; code_line_num是代码行号，如__LINE__;
module_name是模块名，如"DCF"; format, ...是格式化字符串
```
typedef void (*usr_cb_log_output_t)(int log_type, int log_level, const char *code_file_name,
unsigned int code_line_num, const char *module_name, const char *format, ...);
```
- ___int dcf_register_exception_report(usr_cb_exception_notify_t cb_func);___
功能说明：注册异常处理函数
参数说明：回调函数形式如下，dcf_exception_t异常类型，见dcf_interface.h中定义
```
typedef int(*usr_cb_exception_notify_t)(unsigned int stream_id, dcf_exception_t exception);
```
- ___int dcf_register_election_notify(usr_cb_election_notify_t cb_func);___
功能说明：注册选举leader变化的回调函数
参数说明：回调函数形式如下，new_leader 是新主的nodeid
```
typedef int (*usr_cb_election_notify_t)(unsigned int stream_id, unsigned int new_leader);
```
- ___int dcf_register_msg_proc(usr_cb_msg_proc_t cb_func);___
功能说明：注册选举leader变化的回调，follower调用函数
参数说明：回调函数形式如下，
```
typedef int (*usr_cb_msg_proc_t)(unsigned int stream_id, unsigned int src_node_id, const char* msg,
unsigned int msg_size);
```
- ___int dcf_start(unsigned int node_id, const char *cfg_str);___
功能说明：启动工作线程
参数说明：node_id是节点id; cfg_str是集群节点列表，按照json字符串的格式进行配置，每个json item的配置信息包括stream_id/node_id/ip/port/role;
例如三个节点
```
"[{
"stream_id":1,
"node_id":1,
"ip":"127.0.0.1",
"port":1711,
"role":"LEADER"
},{
"stream_id":1,
"node_id":2,
"ip":"127.0.0.1",
"port":1712,
"role":"FOLLOWER"
},{
"stream_id":1,
"node_id":3,
"ip":"127.0.0.1",
"port":1713,
"role":"FOLLOWER"
}]"
```
- ___int dcf_write(unsigned int stream_id, const char* buffer, unsigned int length, unsigned long long key, unsigned long long *index);___
功能说明：写入数据，仅leader节点调用
参数说明：buffer是待写入数据的buffer; length是待写入数据的size; key是待写入数据的key，可以唯一标识一条日志; index是leader分配的日志index
- ___int dcf_universal_write(unsigned int stream_id, const char* buffer, unsigned int length, unsigned long long key, unsigned long long *index);___
功能说明：写入数据，可在任意节点调用，但性能不如dcf_write。
参数说明：buffer是待写入数据的buffer; length是待写入数据的size; key是待写入数据的key，可以唯一标识一条日志; index是leader分配的日志index
- ___int dcf_read(unsigned int stream_id, unsigned long long index, char *buffer, unsigned int length);___
功能说明：查询已写入的数据，成功返回实际读到的字节数，失败返回ERROR(-1)
参数说明：参考前述
- ___int dcf_stop();___
功能说明：停止工作线程
参数说明：
- ___int dcf_truncate(unsigned int stream_id, unsigned long long first_index_kept);___
功能说明：丢弃索引first_index_kept之前的日志
参数说明：first_index_kept是保留的第一个日志index
- ___int dcf_set_applied_index(unsigned int stream_id, unsigned long long index);___
功能说明：设置applied index,在函数dcf_start调用前调用
参数说明：index是日志index
- ___int dcf_get_cluster_min_applied_idx(unsigned int stream_id, unsigned long long* index);___
功能说明：获取集群所有节点最小的applied index
参数说明：*index是获取到的最小applied index
- ___int dcf_get_leader_last_index(unsigned int stream_id, unsigned long long* index);___
功能说明：查询leader节点的last index
参数说明：返回值index为last index
- ___int dcf_get_last_index(unsigned int stream_id, unsigned long long* index);___
功能说明：查询当前节点的last index
参数说明：返回值index为last index
- ___int dcf_get_node_last_disk_index(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, unsigned long long* index);___
功能说明：获取node_id节点的last disk index，只可在leader调用。成功返回SUCCESS，失败返回ERROR
参数说明：*index为获取到的last disk index。
- ___int dcf_query_cluster_info(char* buffer, unsigned int length);___
功能说明：查询集群信息，streamlist、node等
参数说明：buffer是查询信息输出空间; length是最大输出长度; 函数返回值是实际输出长度
例如三个节点的cluster查询信息：
```
{
"local_node_id":1,
"stream_list":[{"stream_id":1,"local_node_id":1,"role":"FOLLOWER","term":3,"work_mode":0,
"applied_index":0,"commit_index":0,"first_index":1,"last_index":5733936,
"leader_id":3,"leader_ip":"127.0.0.1","leader_port":1713,
"nodes":[{"node_id":1,"ip":"127.0.0.1","port":1711,"role":"FOLLOWER"},
{"node_id":2,"ip":"127.0.0.1","port":1712,"role":"FOLLOWER"},
{"node_id":3,"ip":"127.0.0.1","port":1713,"role":"LEADER"}]
}]
}
```
- ___int dcf_query_stream_info(unsigned int stream_id, char *buffer, unsigned int length);___
功能说明：查询stream信息
参数说明：stream_id是待查询stream的id; buffer是查询信息输出空间; length是最大输出长度; 函数返回值是实际输出长度
例如三个节点的stream查询信息：
```
{
"stream_id":1,"local_node_id":3,"role":"FOLLOWER","term":2,"work_mode":0,
"applied_index":0,"commit_index":0,"first_index":1,"last_index":0,
"leader_id":2,"leader_ip":"127.0.0.1","leader_port":1712,
"nodes":[{"node_id":1,"ip":"127.0.0.1","port":1711,"role":"FOLLOWER"},
{"node_id":2,"ip":"127.0.0.1","port":1712,"role":"LEADER"},
{"node_id":3,"ip":"127.0.0.1","port":1713,"role":"FOLLOWER"}]
}
```
- ___int dcf_query_leader_info(unsigned int stream_id, char *ip, unsigned int ip_len, unsigned int *port, unsigned int *node_id);___
功能说明：查询leader信息
参数说明：ip是输出leader ip的buffer; ip_len是ip buffer长度; port输出leader的port; node_id输出leader的node_id
- ___int dcf_get_errorno();___
功能说明：获取错误码
参数说明：
- ___const char* dcf_get_error(int code);___
功能说明：获取错误信息
参数说明：code错误码
- ___const char *dcf_get_version();___
功能说明：获取版本信息
参数说明：
- ___int dcf_add_member(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, const char *ip, unsigned int port, dcf_role_t role, unsigned int wait_timeout_ms);___
功能说明：添加节点，只可在leader调用。成功返回SUCCESS(0)，失败返回ERROR(-1)，超时返回TIMEOUT(1),超时最终也可能成功，可以重试。
参数说明：node_id是待添加节点id; ip是待添加节点ip; port是待添加节点port，调用者需保证port可用; role是待添加节点角色; wait_timeout_ms是超时时间，单位ms
- ___int dcf_remove_member(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, unsigned int wait_timeout_ms);___
功能说明：删除节点，只可在leader调用。成功返回SUCCESS(0)，失败返回ERROR(-1)，超时返回TIMEOUT(1),超时最终也可能成功，可以重试。
参数说明：node_id是待删除节点id; wait_timeout_ms是超时时间，单位ms
- ___int dcf_change_member_role(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, dcf_role_t new_role, unsigned int wait_timeout_ms);___
功能说明：改变节点角色，在leader调用可改变其他节点角色，非leader调用只能改变节点自身的角色。成功返回SUCCESS(0)，失败返回ERROR(-1)，超时返回TIMEOUT(1),超时最终也可能成功，可以重试。
参数说明：node_id为被修改角色节点id; new_role是节点新角色。
- ___int dcf_change_member(const char *change_str, unsigned int wait_timeout_ms);___
功能说明：改变节点属性，在leader调用可改变其他节点的role/group/priority等属性，非leader调用只能改变节点自身的属性，一次可改变一个或多个属性。成功返回SUCCESS(0)，失败返回ERROR(-1)，超时返回TIMEOUT(1),超时最终也可能成功，可以重试。
参数说明：change_str是需要修改的节点及属性列表，按照json字符串的格式进行配置，例如[{"stream_id":1,"node_id":1,"group":1,"priority":5,"role":"FOLLOWER"}]。
- ___int dcf_promote_leader(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, unsigned int wait_timeout_ms);___
功能说明：推选指定节点为leader。在leader调用可推选其他节点，在follower节点调用只能推选自己。失败返回ERROR(-1)，成功返回SUCCESS(0)，返回SUCCESS仅代表推选命令下发成功，最终能否成功需要调用者查询。
参数说明：node_id为被推选节点id; wait_timeout_ms是超时时间，单位ms，为0表示不阻塞leader直接发起推选。
- ___int dcf_timeout_notify(unsigned int stream_id, unsigned int node_id);___
功能说明：外部触发超时
参数说明：stream_id≠0表示触发指定stream_id超时，stream_id=0表示触发所有stream_id超时
___int int dcf_set_work_mode(unsigned int stream_id, dcf_work_mode_t work_mode, unsigned int vote_num)；___
功能说明：设置运行模式（正常、少数派）
参数说明：work_mode为正常或少数派，如果是少数派模式，需指定票数。
- ___int dcf_query_statistics_info(char *buffer, unsigned int length);___
功能说明：获取统计信息，需要日志级别开启PROFILE。
参数说明：buffer是查询信息输出空间; length是最大输出长度
- ___int dcf_check_if_all_logs_applied(unsigned int stream_id, unsigned int *all_applied);___
功能说明：一般在节点升主时使用，检查当前欲升主节点的dcf日志是否都完成apply。调用成功返回SUCCESS，失败返回ERROR，调用成功后可从*all_applied获取结果。
参数说明：*all_applied为获取到的结果，0表示日志没有都完成apply，非0表示日志都完成apply。
- ___int dcf_send_msg(unsigned int stream_id, unsigned int dest_node_id, const char* msg, unsigned int msg_size);___
功能说明：用于节点间对指定节点发送消息。调用成功返回SUCCESS，失败返回ERROR。
参数说明：dest_node_id为指定节点，msg表示待发送的消息，msg_size表示消息大小。
- ___int dcf_broadcast_msg(unsigned int stream_id, const char* msg, unsigned int msg_size);___
功能说明：用于对除当前节点外所有节点广播发送消息。调用成功返回SUCCESS，失败返回ERROR。
参数说明：msg表示待发送的消息，msg_size表示消息大小。
- ___int dcf_pause_rep(unsigned int stream_id, unsigned int node_id, unsigned int time_us);___
功能说明：对指定节点暂停日志复制。调用成功返回SUCCESS，失败返回ERROR。
参数说明：node_id指定暂停的节点; time_us是暂停时间(不超过1s)，单位us。
- ___int dcf_demote_follower(unsigned int stream_id);___
功能说明：对主节点进行降备
参数说明：stream_id对应降备的stream。
- ___int dcf_get_last_commit_index(unsigned int stream_id, unsigned int is_consensus, unsigned long long* index);___
功能说明：获取最新 commit index 值
参数说明：stream_id对应群组id，默认为1; is_consensus，是否要求一致性(true, false); index，出参commit index。
- ___int dcf_get_current_term_and_role(unsigned int stream_id, unsigned long long* term, dcf_role_t* role);___
功能说明：获取自己当前的任期和角色信息。
参数说明：失败返回ERROR(-1)，成功返回SUCCESS(0)。返回SUCCESS时可以从出参term获取任期，从出参role获取角色。
- ___int int dcf_set_election_priority(unsigned int stream_id, unsigned long long priority);___
功能说明：设置节点的选举优先级。频繁调用该接口时内部有保护，1s内只能设置成功一次。
参数说明：priority是需要设置的优先级值。
- ___void dcf_set_timer(void *timer);___
功能说明：注册上层组件的timer给DCF使用，timer需要与DCF内部gs_timer_t结构一致，一般内部组件间使用。
参数说明：timer是上层组件timer地址。
##### 2、DEMO示例
参见：DCF/test/test_main目录
test_main.c的main函数包含两个参数，分别是Node Id和一个包含了集群配置信息的JSON字符串。其参数内容和意义均和前文中提到的`dcf_start` API一致。
示例运行命令：（假设编译完成后，对应的可执行文件名为`test_main`）
```
# 节点1
./test_main 1 '[{"stream_id":1,"node_id":1,"ip":"127.0.0.1","port":1711,"role":"LEADER"},{"stream_id":1,"node_id":2,"ip":"127.0.0.1","port":1712,"role":"FOLLOWER"},{"stream_id":1,"node_id":3,"ip":"127.0.0.1","port":1713,"role":"FOLLOWER"}]'
# 节点2
./test_main 2 '[{"stream_id":1,"node_id":1,"ip":"127.0.0.1","port":1711,"role":"LEADER"},{"stream_id":1,"node_id":2,"ip":"127.0.0.1","port":1712,"role":"FOLLOWER"},{"stream_id":1,"node_id":3,"ip":"127.0.0.1","port":1713,"role":"FOLLOWER"}]'
# 节点3
./test_main 3 '[{"stream_id":1,"node_id":1,"ip":"127.0.0.1","port":1711,"role":"LEADER"},{"stream_id":1,"node_id":2,"ip":"127.0.0.1","port":1712,"role":"FOLLOWER"},{"stream_id":1,"node_id":3,"ip":"127.0.0.1","port":1713,"role":"FOLLOWER"}]'
```
#### 四、测试工程
##### 1、编译
##### 2、执行测试用例
待续...
#### 五、应用实例
##### 1、GaussDB(for openGauss)使能paxos特性实践
具体可参考：https://gitee.com/opengauss/blog/blob/master/content/zh/post/yanghaiyan/openGauss%E4%BD%BF%E8%83%BDpaxos%E7%89%B9%E6%80%A7%E5%AE%9E%E8%B7%B5.md