Paxos一致性算法

Paxos一致性算法

什么是paxos协议？

Paxos用于解决分布式系统中一致性问题。分布式一致性算法（Consensus Algorithm）是一个分布式计算领域的基础性问题，其最基本的功能是为了在多个进程之间对某个（某些）值达成一致（强一致）；简单来说就是确定一个值，一旦被写入就不可改变。paxos用来实现多节点写入来完成一件事情，例如mysql主从也是一种方案，但这种方案有个致命的缺陷，如果主库挂了会直接影响业务，导致业务不可写，从而影响整个系统的高可用性。paxos协议是只是一个协议，不是具体的一套解决方案。目的是解决多节点写入问题。

paxos协议用来解决的问题可以用一句话来简化：将所有节点都写入同一个值，且被写入后不再更改。

基本概念

两个操作：

  • Proposal Value：提议的值；
  • Proposal Number：提议编号，可理解为提议版本号，要求不能冲突；

三个角色：

  • Proposer：提议发起者。Proposer 可以有多个，Proposer 提出议案（value）。所谓 value，可以是任何操作，比如“设置某个变量的值为value”。不同的 Proposer 可以提出不同的 value，例如某个Proposer 提议“将变量 X 设置为 1”，另一个 Proposer 提议“将变量 X 设置为 2”，但对同一轮 Paxos过程，最多只有一个 value 被批准。
  • Acceptor：提议接受者；Acceptor 有 N 个，Proposer 提出的 value 必须获得超过半数(N/2+1)的 Acceptor批准后才能通过。Acceptor 之间完全对等独立。
  • Learner：提议学习者。上面提到只要超过半数accpetor通过即可获得通过，那么learner角色的目的就是把通过的确定性取值同步给其他未确定的Acceptor。

协议过程

  1. 准备阶段（占坑阶段）
  • 第一阶段A：Proposer选择一个提议编号n，向所有的Acceptor广播Prepare（n）请求。
  • 第一阶段B：Acceptor接收到Prepare（n）请求，若提议编号n比之前接收的Prepare请求都要大，则承诺将不会接收提议编号比n小的提议，并且带上之前Accept的提议中编号小于n的最大的提议，否则不予理会。
  1. 接受阶段（提交阶段）
  • 第二阶段A：整个协议最为关键的点：Proposer得到了Acceptor响应
    • 如果未超过半数accpetor响应，直接转为提议失败；
    • 如果超过多数Acceptor的承诺，又分为不同情况：
      • 如果所有Acceptor都未接收过值（都为null），那么向所有的Acceptor发起自己的值和提议编号n，记住，一定是所有Acceptor都没接受过值；
      • 否则，如果有部分Acceptor接收过值，那么从所有接受过的值中选择对应的提议编号最大的作为提议的值，提议编号仍然为n。但此时Proposer就不能提议自己的值，只能信任Acceptor通过的值，维护一但获得确定性取值就不能更改原则；
  • 第二阶段B：Acceptor接收到提议后，如果该提议版本号不等于自身保存记录的版本号（第一阶段记录的），不接受该请求，相等则写入本地。

如何保证Paxos的活性

posted @ 2021-09-22 09:38  Garrett_Wale  阅读(61)  评论(0)  编辑  收藏  举报