分布式 一月 20, 2021

PAXOS的一些理解

文章字数 4.5k 阅读约需 4 mins. 阅读次数 12530

Paxos算法

Google Chubby的作者Mike Burrows说过这个世界上只有一种一致性算法,那就是Paxos,其它的算法都是残次品。
Paxos:多数派决议(最终解决一致性问题)

Paxos算法有三种角色:Proposer,Acceptor,Learner

Proposer:提交者(议案提交者)

提交议案(判断是否过半),提交批准议案(判断是否过半)

Acceptor:接收者(议案接收者)

接受议案或者驳回议案,给proposer回应(promise)

Learner:学习者(打酱油的)

如果议案产生,学习议案。
  • 如果Acceptor没有接受议案,那么他必须接受第一个议案
  • 每个议案必须有一个编号,并且编号只能增长,不能重复。越往后越大。
  • 接受编号大的议案,如果小于之前接受议案编号,那么不接受
  • 议案有2种(提交的议案,批准的议案)

1)Prepare阶段(议案提交)

a)Proposer希望议案V。首先发出Prepare请求至大多数Acceptor。Prepare请求内容为序列号K

b)Acceptor收到Prepare请求为编号K后,检查自己手里是否有处理过Prepare请求。

c)如果Acceptor没有接受过任何Prepare请求,那么用OK来回复Proposer,代表Acceptor必须接受收到的第一个议案(设定1)

d)否则,如果Acceptor之前接受过任何Prepare请求(如:MaxN),那么比较议案编号,如果K<MaxN,则用reject或者error回复Proposer

e)如果K>=MaxN,那么检查之前是否有批准的议案,如果没有则用OK来回复Proposer,并记录K

f)如果K>=MaxN,那么检查之前是否有批准的议案,如果有则回复批准的议案编号和议案内容(如:<AcceptN, AcceptV>, AcceptN为批准的议案编号,AcceptV为批准的议案内容)

2)Accept阶段(批准阶段)

a)Proposer收到过半Acceptor发来的回复,回复都是OK,且没有附带任何批准过的议案编号和议案内容。那么Proposer继续提交批准请求,不过此时会连议案编号K和议案内容V一起提交(<K, V>这种数据形式)

b)Proposer收到过半Acceptor发来的回复,回复都是OK,且附带批准过的议案编号和议案内容(<pok,议案编号,议案内容>)。那么Proposer找到所有回复中超过半数的那个(假设为<pok,AcceptNx,AcceptVx>)作为提交批准请求(请求为<K,AcceptVx>)发送给Acceptor。

c)Proposer没有收到过半Acceptor发来的回复,则修改议案编号K为K+1,并将编号重新发送给Acceptors(重复Prepare阶段的过程)

d)Acceptor收到Proposer发来的Accept请求,如果编号K<MaxN则不回应或者reject。

e)Acceptor收到Proposer发来的Accept请求,如果编号K>=MaxN则批准该议案,并设置手里批准的议案为<K,接受议案的编号,接受议案的内容>,回复Proposer。

f)经过一段时间Proposer对比手里收到的Accept回复,如果超过半数,则结束流程(代表议案被批准),同时通知Leaner可以学习议案。

g) 经过一段时间Proposer对比手里收到的Accept回复,如果未超过半数,则修改议案编号重新进入Prepare阶段。

场景

先后提议的场景

角色:

proposer:参谋1,参谋2

acceptor:将军1,将军2,将军3(决策者)

1)参谋1发起提议,派通信兵带信给3个将军,内容为(编号1);
2)3个将军收到参谋1的提议,由于之前还没有保存任何编号,因此把(编号1)保存下来,避免遗忘;同时让通信兵带信回去,内容为(ok);
3)参谋1收到至少2个将军的回复,再次派通信兵带信给3个将军,内容为(编号1,进攻时间1);
4)3个将军收到参谋1的时间,把(编号1,进攻时间1)保存下来,避免遗忘;同时让通信兵带信回去,内容为(Accepted);
5)参谋1收到至少2个将军的(Accepted)内容,确认进攻时间已经被大家接收;
6)参谋2发起提议,派通信兵带信给3个将军,内容为(编号2);
7)3个将军收到参谋2的提议,由于(编号2)比(编号1)大,因此把(编号2)保存下来,避免遗忘;又由于之前已经接受参谋1的提议,因此让通信兵带信回去,内容为(编 号1,进攻时间1);
8)参谋2收到至少2个将军的回复,由于回复中带来了已接受的参谋1的提议内容,参谋2因此不再提出新的进攻时间,接受参谋1提出的时间;

交叉场景

角色:

proposer:参谋1,参谋2

acceptor:将军1,将军2,将军3(决策者)

1)参谋1发起提议,派通信兵带信给3个将军,内容为(编号1);

2)3个将军的情况如下
  a)将军1和将军2收到参谋1的提议,将军1和将军2把(编号1)记录下来,如果有其他参谋提出更小的编号,将被拒绝;同时让通信兵带信回去,内容为(ok);
  b)负责通知将军3的通信兵被抓,因此将军3没收到参谋1的提议;

3)参谋2在同一时间也发起了提议,派通信兵带信给3个将军,内容为(编号2);
4)3个将军的情况如下
  a)将军2和将军3收到参谋2的提议,将军2和将军3把(编号2)记录下来,如果有其他参谋提出更小的编号,将被拒绝;同时让通信兵带信回去,内容为(ok);
  b)负责通知将军1的通信兵被抓,因此将军1没收到参谋2的提议;
5)参谋1收到至少2个将军的回复,再次派通信兵带信给有答复的2个将军,内容为(编号1,进攻时间1);
6)2个将军的情况如下
  a)将军1收到了(编号1,进攻时间1),和自己保存的编号相同,因此把(编号1,进攻时间1)保存下来;同时让通信兵带信回去,内容为(Accepted);
  b)将军2收到了(编号1,进攻时间1),由于(编号1)小于已经保存的(编号2),因此让通信兵带信回去,内容为(Rejected,编号2);
7)参谋2收到至少2个将军的回复,再次派通信兵带信给有答复的2个将军,内容为(编号2,进攻时间2);
8)将军2和将军3收到了(编号2,进攻时间2),和自己保存的编号相同,因此把(编号2,进攻时间2)保存下来,同时让通信兵带信回去,内容为(Accepted);
9)参谋2收到至少2个将军的(Accepted)内容,确认进攻时间已经被多数派接受;

10)参谋1只收到了1个将军的(Accepted)内容,同时收到一个(Rejected,编号2);参谋1重新发起提议,派通信兵带信给3个将军,内容为(编号3);

11)3个将军的情况如下
  a)将军1收到参谋1的提议,由于(编号3)大于之前保存的(编号1),因此把(编号3)保存下来;由于将军1已经接受参谋1前一次的提议,因此让通信兵带信回去,内容为(编号1,进攻时间1);
  b)将军2收到参谋1的提议,由于(编号3)大于之前保存的(编号2),因此把(编号3)保存下来;由于将军2已经接受参谋2的提议,因此让通信兵带信回去,内容为(编号2,进攻时间2);
  c)负责通知将军3的通信兵被抓,因此将军3没收到参谋1的提议;

12)参谋1收到了至少2个将军的回复,比较两个回复的编号大小,选择大编号对应的进攻时间作为最新的提议;参谋1再次派通信兵带信给有答复的2个将军,内容为(编号3,进攻时间2);
13)将军1和将军2收到了(编号3,进攻时间2),和自己保存的编号相同,因此保存(编号3,进攻时间2),同时让通信兵带信回去,内容为(Accepted);
14)参谋1收到了至少2个将军的(accepted)内容,确认进攻时间已经被多数派接受。

0%