paxos算法個(gè)人理解

paxos算法

常常在有關(guān)分布式的文章中看到paxos算法,于是學(xué)習(xí)了一下此經(jīng)典算法愤钾,下面記錄的是我的一些個(gè)人理解镜硕。如有不正確之處癌淮,請指正瞳氓。

角色有:
proposer acceptor learner

proposer負(fù)責(zé)提出議案,每次提案都有一個(gè)全局編號(hào)违霞,編號(hào)唯一且遞增

一些約束條件:

1.acceptor必須接受第一次的收到的提案
2.一個(gè)提案被選中必須要超過半數(shù)的acceptor接受
3.acceptor不會(huì)接受編號(hào)小于acceptedN的提案

acceptor會(huì)記錄兩個(gè)值[acceptedN,acceptedK] ,分別是接受提案的編號(hào)和接受提案的值看幼。據(jù)個(gè)人理解逗物,接受提案的值只會(huì)在第二階段accept階段被記錄欠橘。

1.第一階段,prepare階段

1.a??proposer向大多數(shù)的acceptor提交一個(gè)提案(不妨設(shè)編號(hào)為K)

1.b??如果acceptor是第一次收到提案(即acceptedN=null)瞧捌,則記錄acceptedN=K棵里,并承諾不會(huì)接受編號(hào)小于K的提案,返回[K,null].
??? 如果K的值小于acceptedN润文,則拒絕。
??? 如果K的值大于acceptedN:
??????1)如果acceptedN=null殿怜,則記錄acceptedN=K典蝌,接受并返回[K,null]
??????2)如果acceptedN為非空,則記錄acceptedN=K头谜,同樣接受赠法,但是返回[K,acceptedK]

2.第二階段,Accept階段

2.a??proposer如果一段時(shí)間后乔夯,未收到超過一半的acceptor的接受應(yīng)答砖织,則修改K的值,重新進(jìn)入prepare階段
??? proposer如果收到了超過一半的acceptor的應(yīng)答:
??????1)如果返回的是[K,null]末荐,那么Proposer可以選擇任何的V值侧纯,將[K,V]發(fā)送給acceptor(稱為accept請求).
??????2)如果返回的是[K,acceptedK],那么V=max(acceptedK)],即V的值是收到的應(yīng)答中編號(hào)最大對(duì)應(yīng)的acceptedK, Proposer將[K ,V]發(fā)送給acceptor(稱為accept請求).

2.b??acceptor收到accept請求后甲脏,比較自己的acceptedN 和 accept請求的K值:
??????1)如果K > acceptedN眶熬,則拒絕
??????2)否則,記錄acceptedN = K 块请,acceptedV = V娜氏,并返回。

3.第三階段墩新,Decide階段

3.a??如果Learner從絕大多數(shù)Acceptor節(jié)點(diǎn)獲得贸弥,則發(fā)送給所有Learner學(xué)習(xí);否則
3.b??如果Learner沒能獲得絕大多數(shù)Acceptor的海渊,則放棄绵疲;

下面是一個(gè)實(shí)例:

假設(shè)現(xiàn)在有五個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布式系統(tǒng),此時(shí) A 節(jié)點(diǎn)打算提議 X 值臣疑,E 節(jié)點(diǎn)打算提議 Y 值盔憨,其他節(jié)點(diǎn)沒有提議。

Paxos-1.png

假設(shè)現(xiàn)在 A 節(jié)點(diǎn)廣播它的提議(也會(huì)發(fā)送給自己)讯沈,由于網(wǎng)絡(luò)延遲的原因郁岩,只有 A,B缺狠,C 節(jié)點(diǎn)收到了问慎。注意即使 A,E 節(jié)點(diǎn)的提議同時(shí)到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)儒老,它也必然有個(gè)先后處理的順序蝴乔,這里的“同時(shí)”不是真正意義上的“同時(shí)”记餐。

Paxos-2.png

A驮樊,B,C接收提議之后,由于這是第一個(gè)它們接收到的提議囚衔,acceptedProposal 和 acceptedValue 都為空挖腰。

Paxos-3.png

由于 A 節(jié)點(diǎn)已經(jīng)收到超半數(shù)的節(jié)點(diǎn)響應(yīng),且返回的 acceptedValue 都為空练湿,也就是說它可以用 X 作為提議的值來發(fā)生 Accept 請求猴仑,A,B肥哎,C接收到請求之后辽俗,將 acceptedValue 更新為 X。

Paxos-4.png

A篡诽,B崖飘,C 會(huì)發(fā)生 minProposal 給 A,A 檢查發(fā)現(xiàn)沒有大于 1 的 minProposal 出現(xiàn)杈女,此時(shí) X 已經(jīng)被選中朱浴。等等,我們是不是忘了D达椰,E節(jié)點(diǎn)翰蠢?它們的 acceptedValue 并不是 X,系統(tǒng)還處于不一致狀態(tài)啰劲。至此梁沧,Paxos 過程還沒有結(jié)束,

Paxos-5.png

此時(shí) E 節(jié)點(diǎn)選擇 Proposal ID 為 2 發(fā)送 Prepare 請求蝇裤,結(jié)果就和上面不一樣了趁尼,因?yàn)?C 節(jié)點(diǎn)已經(jīng)接受了 A 節(jié)點(diǎn)的提議,它不會(huì)三心二意猖辫,所以就告訴 E 節(jié)點(diǎn)它的選擇酥泞,E 節(jié)點(diǎn)也很紳士,既然 C 選擇了 A 的提議啃憎,那我也選它吧芝囤。于是,E 發(fā)起 Accept 請求辛萍,使用 X 作為提議值悯姊,至此,整個(gè)分布式系統(tǒng)達(dá)成了一致贩毕,大家都選擇了 X悯许。

Paxos-6.png
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