理解分布式一致性:Paxos协议之Multi-Paxos

在前面一篇文章我们讲到了​​理解分布式一致性:Paxos协议之Basic Paxos​​，本篇文章我会讲解更加通用和普遍的Multi-Paxos协议。

在Basic Paxos协议中，每一次执行过程都需要经历Prepare->Promise->Accept->Accepted 这四个步骤，这样就会导致消息太多，从而影响分布式系统的性能。
如果Leader足够稳定的话，Phase 1 里面的Prepare->Promise 完全可以省略掉，从而使用同一个Leader去发送Accept消息。
当然我们还要对请求消息做一些改造，这里我们在请求里面加入了轮数I，每过一轮，I+1 。
下面我们用序列图的形式尽可能的去展示Multi-Paxos的魅力。

Multi-Paxos without failures

下图我们展示一个基本的Multi-Paxos一次执行交互流程，系统有1个Client，1个Proposer， 3个Acceptor， 1个Learner。

ClientProposerAcceptor1Acceptor2Acceptor3LearnerRequestPrepare(1)Prepare(1)Prepare(1)Promise(1,I,Va)Promise(1,I,Vb)Promise(1,I,Vc)V is the last of (Va,Vb, Vc). I is roundnumber.Accept!(1,I,V)Accept!(1,I,V)Accept!(1,I,V)Accepted(1,I,V)Accepted(1,I,V)Accepted(1,I,V)Accepted(1,I,V)Accepted(1,I,V)Accepted(1,I,V)ResponseClientProposerAcceptor1Acceptor2Acceptor3Learner

Multi-Paxos when phase 1 can be skipped

上面我们讲到在Multi-Paxos中，如果Leader足够稳定的话，在接下来的执行中，phase 1 的请求其实是可以被省略的，那么接下来我们看一下被省略的整个流程。
这里round number需要+1,表示已经进入下一轮了。

ClientProposerAcceptor1Acceptor2Acceptor3LearnerRequestAccept!(1,I+1,W)Accept!(1,I+1,W)Accept!(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)Accepted(1,I+1,W)ResponseClientProposerAcceptor1Acceptor2Acceptor3Learner

Multi-Paxos when roles are collapsed

在Basic-Paxos中我们区分了很多角色，有Clients，Proposers, Acceptors and Learners。实际上Proposers, Acceptors and Learners可以合并成一个，我们把它统称为Server。下面是合并之后的序列图。

ClientServer1Server2Server3RequestPrepare(N)Prepare(N)Promise(N,I,Va)Promise(N,I,Vb)Accept!(N,I,V)Accept!(N,I,V)Accepted(N,I)Accepted(N,I)ResponseClientServer1Server2Server3

大家看看，是不是实现起来简单很多？

Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

同样的，当Leader很稳定的时候，我们可以在接下来的执行中忽略Phase 1. 如下图所示：

ClientServer1Server2Server3RequestAccept!(N,I+1,W)Accept!(N,I+1,W)Accepted(N,I+1)Accepted(N,I+1)ResponseClientServer1Server2Server3

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