RAFT(Reliable, Replicated, and Fault-Tolerant)

개요

RAFT는 분산 시스템에서 노드 간 일관성(consistency)을 유지하기 위해 사용되는 대표적인 합의 알고리즘입니다. Google에서 제안한 Paxos 알고리즘의 복잡성을 해결하기 위해 2014년 Diego Ongaro와 John Ousterhout가 개발한 RAFT는 이해하기 쉽고 구현이 간단한 특성 덕분에 많은 분산 DB 및 블록체인 플랫폼에서 사용되고 있습니다. 본 글에서는 RAFT의 작동 방식, 특징, 장단점, 블록체인 활용 사례를 중심으로 상세히 설명합니다.

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1. 개념 및 정의

• **RAFT (Reliable, Replicated, and Fault-Tolerant)**는 리더 선출, 로그 복제, 일관성 유지의 세 가지 메커니즘으로 구성된 합의 알고리즘입니다.
• Paxos와 유사한 수준의 안정성을 제공하면서도, 로직을 분리하여 가독성과 구현 용이성을 높였습니다.
• 주로 분산 데이터베이스(Redis, etcd), 컨소시엄 블록체인, 마이크로서비스 구성 요소 간 상태 동기화 등에 사용됩니다.

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2. 작동 원리

단계	설명	주요 개념
리더 선출(Leader Election)	후보 노드들이 투표로 리더를 결정	타임아웃, 다수결 방식
로그 복제(Log Replication)	리더가 명령(로그)을 팔로워 노드에 전파	비동기 전송, 응답 수집 후 커밋
로그 일관성(Log Commitment)	다수 노드 수신 시 로그를 커밋하고 적용	로그 인덱스, Term 관리

RAFT는 단순하고 예측 가능한 흐름으로 노드 간 일관성과 안정성을 보장합니다.

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3. 특징

특징	설명	효과
리더 중심 구조	모든 쓰기 요청은 리더가 처리	충돌 방지 및 효율적 로그 관리
Fault-Tolerance	과반수 노드 운영 시 서비스 유지	최대 (n-1)/2 노드 장애 허용
이해 용이성	Paxos 대비 구조가 직관적	학습 및 구현 비용 절감

RAFT는 분산 시스템을 구축하는 개발자와 운영자에게 실용적인 선택지를 제공합니다.

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4. 장점 및 단점

구분	장점	단점
안정성	정해진 리더가 있어 충돌 없음	리더 장애 시 선출 지연 가능성 존재
일관성	로그 순서와 상태 일치 보장	리더 중심 구조의 병목 가능성
구현 용이성	구조가 명확하고 코드 관리 용이	고속 대규모 트랜잭션 처리엔 부적합

RAFT는 고가용성과 일관성이 필요한 환경에 적합하며, 퍼포먼스보다 안정성을 중시합니다.

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5. 주요 활용 사례

분야	플랫폼	특징
분산 데이터베이스	etcd, TiKV, RethinkDB	데이터 복제 및 상태 동기화
마이크로서비스 구성	Consul, HashiCorp Vault	서비스 레지스트리, 보안 키 저장소
블록체인(컨소시엄)	Hyperledger Fabric (v1.x), Quorum	허가형 네트워크에서 빠른 합의
컨테이너 오케스트레이션	Kubernetes (etcd 사용)	클러스터 상태 관리 기반 구성

RAFT는 다양한 시스템 인프라에서 핵심 합의 도구로 활용되고 있습니다.

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6. 결론

RAFT는 신뢰성과 일관성을 중시하는 분산 시스템에서 널리 활용되는 합의 알고리즘으로, 리더 선출과 로그 복제 과정을 단순화하여 설계 및 구현의 난이도를 낮췄습니다. 고성능보다는 안정성과 예측 가능한 합의 과정을 요구하는 환경에 적합하며, 블록체인을 포함한 다양한 영역에서 핵심 인프라로 자리매김하고 있습니다.