Paxos變種和優化方法有哪些

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Multi Paxos

首先我們來回顧一下Multi Paxos，Multi Paxos在Basic Paxos的基礎上確定一系列值，其決議過程如下：

phase1a: leader提交提議給acceptor

phase1b: acceptor返回最近一次接受的提議(即曾接受的最大的提議ID和對應的value)，未接受過提議則返回空

phase2a: leader收集acceptor的應答，分兩種情況處理

　　phase2a.1: 如果應答內容都為空，則自由選擇一個提議value

　　phase2a.2: 如果應答內容不為空，則選擇應答里面ID最大的提議的value

phase2b: acceptor將決議同步給learner

Multi Paxos中leader用于避免活鎖，但leader的存在會帶來其他問題，一是如何選舉和保持唯一leader(雖然無leader或多leader不影響一致性，但影響決議進程progress)，二是充當leader的節點會承擔更多壓力，如何均衡節點的負載。Mencius^[1]提出節點輪流擔任leader，以達到均衡負載的目的；租約(lease)可以幫助實現唯一leader，但leader故障情況下可導致服務短期不可用。

Fast Paxos

在Multi Paxos中，proposer -> leader -> acceptor -> learner，從提議到完成決議共經過3次通信，能不能減少通信步驟？

對Multi Paxos phase2a，如果可以自由提議value，則可以讓proposer直接發起提議、leader退出通信過程，變為proposer -> acceptor -> learner，這就是Fast Paxos^[2]的由來。

Multi Paxos里提議都由leader提出，因而不存在一次決議出現多個value，Fast Paxos里由proposer直接提議，一次決議里可能有多個proposer提議、出現多個value，即出現提議沖突(collision)。leader起到初始化決議進程(progress)和解決沖突的作用，當沖突發生時leader重新參與決議過程、回退到3次通信步驟。

Paxos自身隱含的一個特性也可以達到減少通信步驟的目標，如果acceptor上一次確定(chosen)的提議來自proposerA，則當次決議proposerA可以直接提議減少一次通信步驟。如果想實現這樣的效果，需要在proposer、acceptor記錄上一次決議確定(chosen)的歷史，用以在提議前知道哪個proposer的提議上一次被確定、當次決議能不能節省一次通信步驟。

EPaxos

除了從減少通信步驟的角度提高Paxos決議效率外，還有其他方面可以降低Paxos決議時延，比如Generalized Paxos^[3]提出不沖突的提議(例如對不同key的寫請求)可以同時決議、以降低Paxos時延。

更進一步地，EPaxos^[4](Egalitarian Paxos)提出一種既支持不沖突提議同時提交降低時延、還均衡各節點負載、同時將通信步驟減少到最少的Paxos優化方法。

為達到這些目標，EPaxos的實現有幾個要點。一是EPaxos中沒有全局的leader，而是每一次提議發起提議的proposer作為當次提議的leader(command leader)；二是不相互影響(interfere)的提議可以同時提交；三是跳過prepare，直接進入accept階段。EPaxos決議的過程如下：

左側展示了互不影響的兩個update請求的決議過程，右側展示了相互影響的兩個update請求的決議。Multi Paxos、Mencius、EPaxos時延和吞吐量對比：

為判斷決議是否相互影響，實現EPaxos得記錄決議之間的依賴關系。

到此，關于“Paxos變種和優化方法有哪些”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！