Paxos算法簡述

算法包含proposer(提案者)、acceptor(決議者)爷辱、leaner(學(xué)習(xí)者)三種角色鳄乏,分成兩個(gè)階段:prepare階段和accept階段唠亚。

acceptor維持3個(gè)數(shù)據(jù)蚪战,maxN牵现、acceptN、acceptV邀桑,maxN為接收到的prepare請求中最大的編號(hào)瞎疼,acceptN為accept的編號(hào),acceptV為accept的值壁畸。

1.prepare階段

  • 對于proposer贼急,當(dāng)proposer想要提出方案V1,首先發(fā)起prepare請求到過半數(shù)的acceptor捏萍,請求內(nèi)容為<SN1>太抓,是一個(gè)唯一且遞增的序號(hào)。
  • 對于acceptor令杈,當(dāng)接收到proposer的prepare請求<SN1>時(shí):
    • 如果沒有收到過任何prepare請求腻异,回復(fù)<OK>;
    • 如果maxN>SN1这揣,則不回復(fù)悔常;
    • 如果maxN<=SN1,設(shè)置maxN=SN1给赞,檢查是否accept過某個(gè)提案(acceptN机打、acceptV是否為null),如果有的話片迅,回復(fù)<acceptN残邀,acceptV>,否則回復(fù)<OK>柑蛇;

2.accept階段
該階段可以分為兩個(gè)子階段芥挣,分別為發(fā)起accept請求階段(2.1)和確認(rèn)accept階段(2.2)。
2.1:發(fā)起accept請求階段

  • 對于proposer耻台,在prepare階段會(huì)收到acceptor的回復(fù):

    • 如果收到過半數(shù)acceptor的回復(fù)空免,且回復(fù)都是<OK>,則proposer發(fā)起accept請求給過半數(shù)的acceptor盆耽,請求內(nèi)容為<SN1,V1>蹋砚,V1為自己設(shè)定的值;
    • 如果收到過半數(shù)acceptor的回復(fù)摄杂,且回復(fù)中包含<SN2,V2>坝咐、<SN3,V3>、...析恢,則選出編號(hào)最大的墨坚,假設(shè)為<SNx,Vx>,則發(fā)起accept請求給過半數(shù)的acceptor映挂,請求內(nèi)容為<SN1,Vx>泽篮;
    • 如果收到的回復(fù)數(shù)量沒超過全部acceptor的半數(shù),則增加序號(hào)為SN1+1袖肥,轉(zhuǎn)到prepare階段重新開始咪辱。
  • 對于acceptor,在prepare階段收到proposer的accept請求:

  • 如果SN<maxN椎组,則不回復(fù)油狂;

  • 如果SN>=maxN,接受該提案寸癌,假設(shè)proposer的accept請求為請求內(nèi)容為<SN1,Vx>专筷,則設(shè)置acceptN=SN1,acceptV=Vx蒸苇,并回復(fù)proposer接受此提案磷蛹;

2.2:確認(rèn)accept階段

  • 對于proposer,在發(fā)出accept請求后會(huì)收到acceptor的回復(fù):
    • 如果收到過半數(shù)acceptor的回復(fù)溪烤,則確認(rèn)V1被接受味咳,提案就被確定不會(huì)更改了庇勃;
    • 如果沒收到過半數(shù)acceptor的回復(fù),則增加序號(hào)為SN1+1槽驶,轉(zhuǎn)到prepare階段重新開始责嚷;

下面簡單證明下該算法如何保證最終決議值的一致性:

  • 注意:只有proposer在accept階段收到過半數(shù)acceptor的回復(fù),那么其提出的提案值才算作最終的決議值掂铐,某個(gè)acceptor在某一時(shí)刻accept的提案值不一定是最終的決議值罕拂;
  • 假設(shè)算法在運(yùn)行過程中第一個(gè)收到過半數(shù)acceptor的accept請求的為proposer1,其提案編號(hào)為SN1全陨,提案值為V1爆班,那么說明過半數(shù)的acceptor的acceptN=SN1,acceptV=V1辱姨,那么對于后續(xù)的第一個(gè)proposer柿菩,假設(shè)為proposer2,那么其請求編號(hào)為SN1+1:
    • 如果proposer2完成了prepare階段正要進(jìn)入accept階段炮叶,那么他收到的過半數(shù)acceptor請求的回復(fù)中碗旅,回復(fù)內(nèi)容里的acceptN最大的肯定為SN1,(因?yàn)槟壳爸挥衟roposer2的請求編號(hào)比SN1大镜悉,但是acceptor還沒accept過proposer2的任何提案祟辟,所以acceptor的acceptN還沒有被proposer2的accept請求所覆蓋,所以最大只能為SN1)侣肄,又因?yàn)檫^半數(shù)acceptor的acceptN=SN1旧困,acceptV=V1,根據(jù)算法稼锅,那么proposer2發(fā)起accept請求的提案值一定為V1吼具,所以如果proposer2在發(fā)起accept請求后收到過半數(shù)acceptor的回復(fù)完成了accept階段,那么最終的提案值還是V1矩距,而不可能變?yōu)槠渌怠?/li>
    • 對于接下來請求編號(hào)為SN1+2的proposer拗盒,最終在accept階段發(fā)起accept請求之前拿到acceptor的回復(fù)中請求編號(hào)最大的是SN1+1(如果SN1+1編號(hào)的proposer也完成了accept階段),提案值為V1锥债,所以最終提案值沒有被更改陡蝇,后面編號(hào)為SN1+3、SN1+4哮肚、...的proposer以此類推登夫。
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