我看到的Paxos和ZAB

Posted 2021-07-23 QiQiLand

“ 只是看书的一些记录，但是记录嘛，总带点拖沓，就拿来记忆而已。”

Paxos为什么不适合ZooKeeper？

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Paxos算法

在该算法中，三种角色参与，Proposer、Acceptor、Learner，仅仅关心角色之间的消息收发，而不关心进程的角色，因为不同时刻进程的角色会改变。（消息传输中假设消除了拜占庭式问题）

（省略一大堆提案选择的推导过程... )

以下是我觉得最关键的算法陈述，看完这几句话对于Paxos应该知道是怎么个逻辑了：

• 阶段一：

• Proposer选择一个提案号M<n>，然后向Acceptor的某个超过半数的子集成员发送编号为M<n>的Prepare请求。

• 如果一个Acceptor收到一个编号为M<n>的Prepare请求，且编号M<n>大于该Acceptor已经响应的所有Prepare请求的编号，那么它就会将它已经批准过的最大编号的提案作为响应反馈给Proposer，同时该Acceptor会承诺不会再批准任何编号小于M<n>的提案。

• 举个例子来说，假定Acceptor已经响应过的所有Prepare请求对应的提案编号分别为1、2、...、5、7，那么该Acceptor在接受到一个编号为8的Prepare请求后，会将编号为7的提案作为响应反馈给Proposer。

• 阶段二：

• 如果Proposer收到来自半数以上的Acceptor对于其发出的编号为M<n>的Prepare请求的响应，那么它就会发送一个针对 [M<n>, V<n>] 提案的Accept请求给Acceptor。注意，V<n> 的值就是收到的响应中编号最大的提案的值（例如 V<n> = V<7>），如果响应中不包含任何的提案，那么它就是任意值。

• 如果Acceptor收到这个针对 [M<n>, V<n>] 提案的Accept请求，只要该Acceptor尚未对编号大于 M<n> 的Prepare请求作出响应，它就可以通过这个提案。

其实以上的过程很符合逻辑，就是作为Proposer，如果我在拟一个编号更大的提案，那么不接受旧的提案请求很正常；作为Acceptor，我已经收到过大编号的提案，那么我不接受过期的Prepare请求，并且告知Propeser，“你的提案过时了”。

对于提案的获取，有好几个方案，值得取舍：

• 如果Acceptor直接将提案发送给Learner，那么就需要建立大量的连接进行通信，两者数量的乘积；

• 设置一个主Learner，由其告知别的Learner，其实就是个Master，但是如果这个挂了怎么办；

• 改进第二个方案，将提案消息发送给一群主Learner，他们每一个都有主Learner的责任来告知别的Learner，可靠性提高，但是网络复杂度提高。
  

书上有一个死循环的例子，同时也值得记录：

• 当Proposer P1发送M<1>提案后，并且完成阶段一，Acceptor P2发送M<2>提案，且完成阶段二，那么Acceptor就会忽略提案编号小于2的提案，即当P1自信满满的发送Accept请求到Acceptor时惨遭拒绝，由此P1又发送一个M<3>，可想而知，P2的Accept请求也因此会被忽略，导致死循环。

导致的原因是因为两个都能发起提案的Proposer，因此只需要选取一个主的Proposer，即可保证算法的活性。

Paxos解决了什么问题，2PC、3PC不好吗？它们都很优秀，2PC解决了分布式事务的原子性问题，保证分布式事务的参与者要么都成功，要么都失败，但是存在同步阻塞、无限等待、脑裂问题；3PC通过添加一个PreCommit阶段来避免无限等待；而Paxos引入“过半”理念，解决无限等待，引入角色转换来解决一定程度上的单点问题和脑裂问题。

下回翻一下ZAB协议