Paxos Raft学习笔记

最近在学习zk,因而顺道学习一下paxos和raft,没有看英文论文,直接看的书和网上的译文,看的一塌糊涂,paxos算法感觉很多人理解的不对或者描述的不准确,毕竟两阶段到底哪个算批准,而且接受和接收也容易混淆,甚至一些介绍一致性算法的书也表述模糊或表达错误,现在对那些混论坛或者随便出书所谓技术大牛的有点反感,不能盲目相信。

一、Paxos算法

Paxos一般说来有三种角色,proposer,acceptor,learner,learner主要是学习选定的提案,在选定提案的两个阶段中不会出现。

phase 1:准备

(1)一个proposer选择一个编号n,并发送一个携带该编号的prepare request给一个acceptor集合,这里的acceptor集合指含有大多数的acceptor。

  (2) 当一个acceptor接收到一个编号为n的prepare request,如果n大于之前已经回复过的所有请求的编号(包括prepare request和accept request),那么acceptor将回复这个prepare request,同时带上承诺:不再回复编号小于n的消息(包括prepare request和accept request,如果继续回复小于n的prepare request和accept request,那么这次回复的value就有可能不是这个acceptor已知的小于n的最大编号的value,因为phase 1的目的就是proposer获取当前已经批准的value,从而保证一旦批准了某个value,phase2就不会产生其它的value,保证迅速收敛),回复的value可能有两种情况,第一,如果之前这个acceptor已经批准过accept request,那么就把accept request里的value回复给proposer。第二,如果这个是这个acceptor之前没有批准过任何value,那么就回复一个空value。

phase 2:批准

(1)如果一个proposer收到了来自大多数的acceptor的prepare request的回复,那么它将再次给acceptor集合发送一个accept request,带上编号n和value。这里的value根据acceptor对prepare request的回复消息来决定,如果回复消息中有value,那么就采用其中编号最大的那个value,如果所有的回复中都是空的value,那么这个proposer就可以自己决定value。

    (2)如果一个acceptor收到了一个编号为n的accept request,除非在此之前它接收了一个编号比n大的prepare request或者accept request,否则,这个acceptor将批准这个accept request,因为只要有更高的编号n的value到达第二阶段,就表示编号小于n的提案都没有得到大多数acceptor的批准,这里的批准专指第二阶段的批准(acceptor是否可以批准两个不同的请求(编号不同)??,如果不能批准,没有达成一致怎么办?如果能批准,怎么保证出现唯一值,应该会批准吧^-^)。

以上的是我的理解,对于paxos算法,如果一个提案在发送prepare request,收到prepare request响应,再发送accept reqeust,这三条消息之间没有更高编号的提案发送(prepare request一定比accept request先发送给大多数acceptor)给大多数acceptor,那么它就会被大多数acceptor批准,从而被选定,而且一旦它被选定,那么编号大于n的提案的value也将通过阶段一保证与它相同,进而保证最终一致性。但是paxos有可能出现多个proposer交替发送prepare request消息给大多数acceptor的情况,这种情况将会导致不能选定出提案,因而应用中一般也会先选出主proposer,统一由它来同步整个paxos的二阶段,避免出现活锁。paxos难于理解,由于缺少很多细节所以更难于实现,因而就有了raft。

二、Raft算法

raft算法的学习主要看中文译文应该就可以了,写的比较清楚,唯一产生疑问的是5.4.2节中产生新的leader后应该如何处理旧任期内未提交的日志,raft的做法直接处理当前任期的请求,因为在复制当前任期的日志时,根据日志匹配的特性,会顺带着复制旧任期的日志,如果新任期的日志复制到了大多数,旧任期的日志也就复制到了大多数。这样做貌似更简单了,不需要对旧日志做同步的操作,为什么反而是更安全了呢?我的理解是选举leader的过程中已经保证了在所有的成员中,leader的日志要么是最新的,要么其它成员有最新的日志,还没有占大多数,所以这个未决的日志先不用考虑,只要把当前任期的日志复制到大多数了,那么leader上的旧任期日志也就复制到了大多数,因为要保证日志匹配特性。还有一点,就是这种情况下,如果复制日志是逐条复制,也会出现图中的问题,所以从c时刻到e时刻,S3上的index2和index3的日志是一次原子复制。

译文5.4.2

最后,这两个算法都够牛逼了。

raft动画:http://thesecretlivesofdata.com/raft/

raft译文:https://github.com/maemual/raft-zh_cn/blob/master/raft-zh_cn.md

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