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理解分布式一致性:Paxos协议之Multi

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理解分布式一致性:Paxos协议之Multi

理解分布式一致性:Paxos协议之Multi-Paxos

  • Multi-Paxos without failures
  • Multi-Paxos when phase 1 can be skipped
  • Multi-Paxos when roles are collapsed
  • Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

在前面一篇文章我们讲到了理解分布式一致性:Paxos协议之Basic Paxos,本篇文章我会讲解更加通用和普遍的Multi-Paxos协议。

在Basic Paxos协议中,每一次执行过程都需要经历Prepare->Promise->Accept->Accepted 这四个步骤,这样就会导致消息太多,从而影响分布式系统的性能。
如果Leader足够稳定的话,Phase 1 里面的Prepare->Promise 完全可以省略掉,从而使用同一个Leader去发送Accept消息。
当然我们还要对请求消息做一些改造,这里我们在请求里面加入了轮数I,I表示的是同一个leader发送Accept请求的次数,每发送一次请求,I+1 。
下面我们用序列图的形式尽可能的去展示Multi-Paxos的魅力。

Multi-Paxos without failures

下图我们展示一个基本的Multi-Paxos一次执行交互流程,系统有1个Client,1个Proposer, 3个Acceptor, 1个Learner。

Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner Request Prepare(1) Prepare(1) Prepare(1) Promise(1,I,Va) Promise(1,I,Vb) Promise(1,I,Vc) V is the last of (Va, Vb, Vc). I is round number. Accept!(1,I,V) Accept!(1,I,V) Accept!(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Response Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner

Multi-Paxos when phase 1 can be skipped

上面我们讲到在Multi-Paxos中,如果Leader足够稳定的话,在接下来的执行中,phase 1 的请求其实是可以被省略的,那么接下来我们看一下被省略的整个流程。
这里round number需要+1,表示已经进入下一轮了。

Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner Request Accept!(1,I+1,W) Accept!(1,I+1,W) Accept!(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Response Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner

Multi-Paxos when roles are collapsed

在Basic-Paxos中我们区分了很多角色,有Clients,Proposers, Acceptors and Learners。实际上Proposers, Acceptors and Learners可以合并成一个,我们把它统称为Server。下面是合并之后的序列图。

Client Server1 Server2 Server3 Request Prepare(N) Prepare(N) Promise(N,I,Va) Promise(N,I,Vb) Accept!(N,I,V) Accept!(N,I,V) Accepted(N,I) Accepted(N,I) Response Client Server1 Server2 Server3

大家看看,是不是实现起来简单很多?

Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

同样的,当Leader很稳定的时候,我们可以在接下来的执行中忽略Phase 1. 如下图所示:

Client Server1 Server2 Server3 Request Accept!(N,I+1,W) Accept!(N,I+1,W) Accepted(N,I+1) Accepted(N,I+1) Response Client Server1 Server2 Server3

更多精彩内容且看:

  • 区块链从入门到放弃系列教程-涵盖密码学,超级账本,以太坊,Libra,比特币等持续更新
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  • Spring 5.X系列教程:满足你对Spring5的一切想象-持续更新
  • java程序员从小工到专家成神之路(2020版)-持续更新中,附详细文章教程

更多教程请参考flydean的博客

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理解分布式一致性:Paxos协议之Multi-Paxos

  • Multi-Paxos without failures
  • Multi-Paxos when phase 1 can be skipped
  • Multi-Paxos when roles are collapsed
  • Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

在前面一篇文章我们讲到了理解分布式一致性:Paxos协议之Basic Paxos,本篇文章我会讲解更加通用和普遍的Multi-Paxos协议。

在Basic Paxos协议中,每一次执行过程都需要经历Prepare->Promise->Accept->Accepted 这四个步骤,这样就会导致消息太多,从而影响分布式系统的性能。
如果Leader足够稳定的话,Phase 1 里面的Prepare->Promise 完全可以省略掉,从而使用同一个Leader去发送Accept消息。
当然我们还要对请求消息做一些改造,这里我们在请求里面加入了轮数I,I表示的是同一个leader发送Accept请求的次数,每发送一次请求,I+1 。
下面我们用序列图的形式尽可能的去展示Multi-Paxos的魅力。

Multi-Paxos without failures

下图我们展示一个基本的Multi-Paxos一次执行交互流程,系统有1个Client,1个Proposer, 3个Acceptor, 1个Learner。

Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner Request Prepare(1) Prepare(1) Prepare(1) Promise(1,I,Va) Promise(1,I,Vb) Promise(1,I,Vc) V is the last of (Va, Vb, Vc). I is round number. Accept!(1,I,V) Accept!(1,I,V) Accept!(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Accepted(1,I,V) Response Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner

Multi-Paxos when phase 1 can be skipped

上面我们讲到在Multi-Paxos中,如果Leader足够稳定的话,在接下来的执行中,phase 1 的请求其实是可以被省略的,那么接下来我们看一下被省略的整个流程。
这里round number需要+1,表示已经进入下一轮了。

Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner Request Accept!(1,I+1,W) Accept!(1,I+1,W) Accept!(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Accepted(1,I+1,W) Response Client Proposer Acceptor1 Acceptor2 Acceptor3 Learner

Multi-Paxos when roles are collapsed

在Basic-Paxos中我们区分了很多角色,有Clients,Proposers, Acceptors and Learners。实际上Proposers, Acceptors and Learners可以合并成一个,我们把它统称为Server。下面是合并之后的序列图。

Client Server1 Server2 Server3 Request Prepare(N) Prepare(N) Promise(N,I,Va) Promise(N,I,Vb) Accept!(N,I,V) Accept!(N,I,V) Accepted(N,I) Accepted(N,I) Response Client Server1 Server2 Server3

大家看看,是不是实现起来简单很多?

Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

同样的,当Leader很稳定的时候,我们可以在接下来的执行中忽略Phase 1. 如下图所示:

Client Server1 Server2 Server3 Request Accept!(N,I+1,W) Accept!(N,I+1,W) Accepted(N,I+1) Accepted(N,I+1) Response Client Server1 Server2 Server3

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