Mohosojo

Logo

record what I learned.
make knowledge simple.

View My GitHub Profile

Lease 机制

Lease 机制牺牲了部分异常情况下的 A,从而获得了完全的 C 与很好的 P。

首先,Lease 机制不是在任何情况下都具有可用性的,使用 Lease 机制的协议,在发生异常时,需要等待 Lease 超时才能收回 Lease 权限。然而,Lease 的持有者可能在 Lease 超时前就已经出现异常而不能提供服务了,直到 Lease 超时这段时间内,系统服务的可用性都有问题。例如,如果用 lease 决定 Primary 副本的,Primary 副本节点宕机后,只有待 Lease 超时才能选出新的 primary副本,这段时间由于缺乏 primary副本是没有更新服务的。再者,Lease协议本身保证了对于Lease约定的承诺在Lease颁发者和持有者之间是始终一致的。即使Lease持有者由于网络分化没有真正收到 Lease,Lease 颁发者也会在 Lease 时间内执行自己的承诺;而一旦 Lease 持有者收到 Lease,则即使再出现网络分化,也无法影响双方对 Lease 承诺理解的一致性。 最后,Lease 协议引入了“时间”这一概念,使得在对抗网络分化上有其特别的优势,另外,Lease只需由颁发者向持有者通信,即使网络是单向的也不影响 Lease 协议的正常工作

Quorum 机制

这里仅讨论一般的 Quorum 机制,即总共有 N 个副本,成功更新 W 个副本则算成功提交,读取时读 R 个副本。这种一般的 Quorum 机制,在 CAP 三大因素中都各做了折中,有一定的 C,有较好的 A,也有较好的 P,是一种较为平衡的分布式协议。

首先,读取 R 个副本时,可以保证读取到成功提交的版本,但无法保证读取到最新的成功提交的版本(2.4.4 ) 。也就是说,系统具有一定的一致性,却无法真正做到强一致性。再者,无论是更新 W 个副本,还是读取 R 个副本,协议可以允许部分副本异常而不影响更新或者读取服务。最后,只要能与 W 个副本通信就可以提供更新服务,能与 R 个副本通信就可以提供读服务,协议具有一定的容忍网络分化的能力。工程中,当使用 3 个副本时,可以讲三个副本部署在三个不同的机房,只有同时出现两个机房的网络都异常时才会影响服务,这种情况的概率本身已经非常低了

两阶段提交协议

两阶段提交系统具有完全的 C,很糟糕的 A,很糟糕的 P。

首先,两阶段提交协议保证了副本间是完全一致的,这也是协议的设计目的。再者,协议在一个节点出现异常时,就无法更新数据,其服务可用性较低。最后,一旦协调者与参与者之间网络分化,无法提供服务。

Paxos 协议

同样是强一致性协议,Paxos 在 CAP 三方面较之两阶段提交协议要优秀得多。Paxos 协议具有完全的 C,较好的 A,较好的 P。Paxos 的 A 与 P 的属性与 Quorum 机制类似,因为 Paxos 的协议本身就具有 Quorum 机制的因素。

首先,无需赘述,Paxos 协议是一种强一致性协议。再者,Paxos 协议只有两种情况下服务不可用:一是超过半数的 Proposer 异常,二是出现活锁。前者可以通过增加 Proposer 的个数来降低由于 Proposer 异常影响服务的概率,后者本身发生的概率就极低。最后,只要能与超过半数的Proposer 通信就可以完成协议流程,协议本身具有较好的容忍网络分区的能力。

paxos活锁

互相不服,不断对提议轮次+1,始终无法成功

  1. Proposer 1 以 b=1 提起议案,发送 prepare(1)消息,各 Acceptor 都正确处理,回应 promise(1, NULL)
  2. Proposer 2 以 b=2 提起议案,发送 prepare(2)消息,各 Acceptor 都正确处理,回应 promise(2, NULL)
  3. Proposer 1 收到 5 个 promise(1, NULL)消息,选择 value 为 v1发送 accept(1, v1)消息,然而这 个消息被所有的 Acceptor 拒绝,收到 5 个 Nack(2)消息。
  4. Proposer 1 以 b=3 提起议案,发送 prepare(3)消息,各 Acceptor 都正确处理,回应 promise(3, NULL)
  5. Proposer 2 收到 5 个 promise(2, NULL)消息,选择 value 为 v2发送 accept(2, v2)消息,然而这 个消息被所有的 Acceptor 拒绝,收到 5 个 Nack(3)消息。

上述过程交替进行,则永远无法批准一个 value,从而形成 Paxos 协议活锁。Paxos 协议活锁问题也是这个协议的主要问题。

paxos描述和用途

理解paxos用的位置,paxos经常在不同系统里和其他协议并存,比如lease、raft,用来解决不同问题。 Proposer 提出议案(value)。所谓 value,在工程中可以是“任何操作”,例如“修改某个变量的值为某个值”、“设置当前 primary 为某个节点”等等。

二阶段 -> raft ->paxos
少数服从多数原则、按序号大的提议来、只能通过发起新一轮提议修改以前的结论