Serf是什么？

Serf是hashicorp開源的去中心化成員管理、失敗檢測和服務編排工具，具有輕量級、高可用和分區容錯的特點。Serf底層采用gossip協議，通過在集群中廣播消息，從而實現了集群中節點下線自動感知。由于gossip協議實現了最終一致性，所以Serf是一個AP系統。Serf可應用于負載均衡器、Memcached或者Redis集群管理、DNS記錄更新等場景。

Serf如何工作？

Serf建立在gossip協議之上，實現了"SWIM: Scalable Weakly-consistent Infection-style Process Group Membership Protocol"論文中算法，集群中每個節點維護一個成員列表，通過失效檢測器模塊檢測節點是否宕機，傳播組件將節點成員列表進行交換合并，從而更新集群幾點狀態。

Serf傳播組件

傳播組件中，節點將維護的成員列表隨機的發往集群中若干節點，從而進行信息交換。一般有兩種交換模式：Anti-entropy和Rumor mongering。Anti-entropy會交換節點的全量信息，Rumor mongering會交換節點的增量信息。對于每種模式，具體實施時，可以采用Push、Pull或者Push-Pull混合方式。Push方式會主動推出新信息到其他節點；Pull方式需要隨機選擇若干節點，推送自己的信息；Push-Pull混合方式則需要結合Push和Pull進行信息雙向交換。Serf采用了Anti-entropy模式，交換信息時使用Push-Pull混合方式。

Serf實效檢測器

失效檢測器則通過輪詢成員列表，定期發送心跳信息來檢測節點狀態。心跳信息會通過多種通信方式進行發送，首先會定向發送UDP包，如果在超時時間內沒有收到確認回復，則會隨機選擇若干節點，通過向中繼節點發送間接心跳信息，委托中繼節點確定節點狀態；如果中繼節點仍然沒有收到回復，則會將該節點標記為疑似實效節點，在確定的閾值范圍內，如果沒有收到回復信息，才會將節點最終標記為實效。

在Serf所采用的gossip協議中，同時融入了網絡診斷功能，該功能實現了"Vivaldi: A Decentralized Network Coordinate System"論文中的算法。通過維持節點在集群中的多維度坐標，來計算節點間RTT時間。

Serf集群搭建

Serf支持接收命令行請求，從而實現節點添加，用戶查詢及事件處理。下面以搭建2個節點的集群為例，說明Serf如何處理命令行請求。

首先，從官網下載二進制壓縮包，解壓后及為二進制可執行文件。

執行agent命令啟動Serf節點1，該節點具有集群唯一的名字foo，gossip端口綁定地址127.0.0.1:5000，集群間rpc通信端口綁定127.0.0.1:7373。

serf agent -node=foo -bind=127.0.0.1:5000 -rpc-addr=127.0.0.1:7373

同樣格式的命令啟動Serf節點2：

serf agent -node=bar -bind=127.0.0.1:5001 -rpc-addr=127.0.0.1:7374

雖然此時已經有兩個節點啟動，但是這兩個節點并不知道彼此的存在，也就是說沒有形成一個集群。為了能夠讓節點能夠彼此發現，需要手動將節點添加到一個已知的集群，這需要執行Serf的join命令：

serf join 127.0.0.1:5001

該命令告訴foo節點，加入節點bar所在的集群。此時通過查詢命令members，則可以看到集群節點狀態：

$ serf members
foo    127.0.0.1:5000    alive
bar    127.0.0.1:5001    alive

可以看到集群中已經有兩個狀態為alive的節點，至此一個測試使用的Serf集群搭建成功。