paxos协议

协议解决的问题

paxos解决了分布式系统就某一个值达成一致的问题。下面就分布式系统中选主来介绍paxos协议过程,协议详细过程见https://en.wikipedia.org/wiki/Paxos_(computer_science)

协议过程

在分布式系统中选主最直接的方法是直接选定集群的一个节点为leader,其它的节点为follower,这样引入的一个问题是如果leader节点挂掉,整个集群就挂掉了。需要有一种算法自动选主,如果leader节点挂掉,则从follower节点中选出一个主节点。协议分为这几个角色:

  • Proposer: 决议提出者
  • Acceptor:决议接收者
  • Learner:对结果进行学习

集群中的一个节点可以同时扮演多个角色,协议分为两阶段:

  • 一阶段
    一阶段分为两个步骤:Prepare和Promise,如下图所示
paxos第一阶段.jpg

(1)1a:Prepare
Proposer向所有Acceptor提出Prepare请求,prepare请求包含一个全局唯一递增的序号N1,全局唯一是指每次每个Proposer发起的序号都不一样,递增是指每个Proposer发起的序列号是递增的。
(2)1b:Promise
Acceptor收到Proposer的Prepare请求时,先和Acceptor的maxNum(此Acceptor收到的最大序号)进行比较,如果maxNum > N1,则抛弃此Proposer的请求;maxNum < N1,设置maxNum的值为N1,且maxNum = N1,回复此Acceptor接受的最大编号N及其对应的值V

  • 二阶段
    二阶段也分为两个步骤:Accept Request和Accepted,如下图所示
    paxos第二阶段.jpg

    (3)2a:Accept Request
    Proposer收到超过半数的Acceptor的Promise时,会从Promise中选出返回编号最大的N对应的值V1,发送给Acceptor;此时如果N1小于maxNum,抛弃请求;N1大于maxNum,更新此Acceptor接受的最大编号N
    (4)2b:Accepted
    Acceptor对满足2a阶段的请求,返回Accepted给Proposer,Proposer收到超过半数的回复,发送选主信息给Leaner
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