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诸葛亮 VS 庞统,拿下 Paxos 共识算法

悟空约 3011 字大约 10 分钟...

诸葛亮 VS 庞统,拿下 Paxos 共识算法

前言

分布式确实是一个有趣的话题,只要你留心观察,分布式在生活中无处不在。

悟空哥最开始学习分布式是从一篇非常用心写的技术征文开始的,而且这篇文章获得了征文第一名,在此感谢掘金社区提供的平台。想学习的同学可以点这个文章链接:《这三年被分布式坑惨了,曝光十大坑》

前两讲主要是讲解分布式理论,涉及到了分布式的四大理论。

拜占庭将军问题:《用三国杀讲分布式算法,舒适了吧?》

BASE、CAP、ACID:《用太极拳讲分布式理论,舒服!》

从这篇开始,将会讲解分布式的八大协议/算法。本篇主要讲解 Paxos 共识算法。

本文主要内容如下:

本文主要内容
本文主要内容

Paxos 算法

Paxos 是分布式算法中的老大哥,可以说 Paxos 是分布式共识的代名词。最常用的分布式共识算法都是基于它改进。比如 Raft 算法(后面也会介绍)。所以学习分布式算法必须先学习 Paxos 算法。

Paxos 算法主要包含两个部分:

  • Basic Paxos 算法:多个节点之间如何就某个值达成共识。(这个值我们称作提案 Value
  • Multi-Paxos 算法:执行多个 Basic Paxos 实例,就一系列值达成共识。

Basic Paxos 算法是 Multi-Paxos 思想的核心,Multi 的意思就是多次,也就是说多执行几次 Basic Paxos 算法。所以 Basic Paxos 算法是重中之重。

三国中的 Paxos

三国中刘备集团,有两大军师:诸葛亮和庞统,都是非常厉害的人物,当他们有不同作战计划给多名武将时,如何达成一致?

角色

Paxos 中有三种角色:提议者、接受者、学习者。

让我们用更通俗的方式来讲解 Paxos 算法。让我们穿越回东汉末年,刘备集团的帐营中一同学习 Paxos 算法是怎么攻打曹操的。

刘备的帐营中人物介绍:

  • 主公一名刘备,作为请求方或客户端

  • 军师两名诸葛亮庞统,作为提议者

  • 武将三名关羽张飞赵云,作为接受者

  • 文臣两名法正马良,作为学习者

刘备集团
刘备集团

提议者(Proposer)

  • 提议一个值,用于投票表决。
  • 接入和协调,收到客户端的请求后,可以发起二阶段提交,进行共识协商。
  • 映射到上面的故事中,军师就是用来部署作战计划的。

接受者(Acceptor)

  • 对每个提议的值进行投票,并存储接受的值。

  • 投票协商和存储数据,对提议的值进行投票,并接受达成共识的值,存储保存。

  • 映射到上面的故事中,武将就是用来接受军师的作战计划。

  • 其实,集群中所有的节点都在扮演接受者的角色,参与共识协商,并接受和存储数据。

学习者(Learner)

  • 被告知投票的结果,接受达成共识的值,存储数据,

  • 不参与投票的过程,即不参与共识协商。

  • 映射到上面的故事中,就是两名文臣作为记录作战方案的备胎

接受者 or 提议者

为什么说节点可以扮演接受者,也可以扮演提议者呢?

上篇我在讲解 BASE 协议的时候,讲到二阶段提交协议。其中有一个协调者的身份,协调者既可以是接受者,也可以是提议者。

  • 作为接受者,接收客户端的消息。比如诸葛亮需要接收刘备的作战要求。
  • 作为