MIT 6.824 lab4A总结

news2024/10/7 9:23:03

Background

一个raft集群的性能很明显和raft的数量有关系，更重要的是如果我们多个key放在一个raft集群里，这样的并行性不太好。所以我们可以考虑分片，利用操作潜在的并行性来提升性能。每一个副本组只管理几个分片的put和get，并且组之间并行操作；因此总的系统吞吐量(单位时间的put和get)与组的数量成比例增加。这个实验就是对raft group和分片的所在的group做一个协调控制的。

挑战

该lab的一个主要挑战是处理重新配置——在分配分片到组的变化。在单个副本组中，所有的组成员必须在当重新配置关系到客户端的Put/Append/Get请求的时候达成一致。例如，一个Put请求可能与导致副本组停止对保存的Put键的分片负责的重新配置通知到达。组内的所有副本必须就Put是在重新配置之前还是之后发生达成一致。如果是在之前，Put应该生效，分片的新所有者应该看到其效果；如果之后，Put请求不应该生效以及客户端必须在新的所有者处进行重试。建议的方法是去让每个副本组使用Raft去记录Put/Append/Get的顺序以及重新配置的顺序。你将需要确保在任何时候最多只有一个副本组为每一个分片服务。

shard 只对应于一个 raft group。一个raft group可以在备份多个shard

实现

为了保障每个副本看到的配置都一样，我们采用了raft command日志来保障线性一致性，也就是1）对所以副本看到的配置都是一样的，2）而且读能看到最新的写。实际上完全可以仿造lab3来实现

主要map的访问是不确定顺序的，我们可以把这个他按key排序，这样每个副本对map的操作就是都是一样的了。Go中的map是引用的。如果您将一个一个map类型的变量分配给了另一个变量，那么两个变量将引用同一个map。因此，如果希望基于以前的配置创建一个新的Config，你需要创建一个新的map对象(使用make())以及分别复制键值

主要说一下leave和join方法

join:就是加入几个raft组，为了有比较好的扩展性，在join的时候，我们根据shards反向计算出group ----》shards这个map，然后不断的取最大的和最小的组，如果他们之间的差大于1的话，就从最大的组给最小的组一个shard控制权。可以将 shard 分配地十分均匀且产生了几乎最少的迁移任务。

leave:就是移除几个raft组，同样我们要动态挑战shards与group的关系，把一些没有组，也就是被移除raft组的shards，一个一个分配给最小的shards num的raft group来挑战。


func (sm *StateMachine) Join(gid_servers map[int][]string) {
	DPrintf("join {%v}", gid_servers)
	latest_config := sm.Configs[len(sm.Configs)-1]
	new_config := Config{len(sm.Configs), latest_config.Shards, deep_copy(latest_config.Groups)}
	for gid, servers := range gid_servers {
		if _, ok := new_config.Groups[gid]; !ok {
			new_servers := make([]string, len(servers))
			copy(new_servers, servers)
			new_config.Groups[gid] = new_servers
		}

	}
	g2s := Group2Shards(&new_config)
	for {
		min_gid, max_gid := GetGIDWithMinNumShards(g2s), GetGIDWithMaxNumShards(g2s)
		DPrintf("min_gid{%v} max_gid{%v}", min_gid, max_gid)
		if len(g2s[max_gid])-len(g2s[min_gid]) <= 1 {
			break
		}
		g2s[min_gid] = append(g2s[min_gid], g2s[max_gid][0])
		g2s[max_gid] = g2s[max_gid][1:]
	}
	var Shards [NShards]int
	for gid, shards := range g2s {
		for _, shard := range shards {
			DPrintf("shared{%v} -----> gid{%v}", shard, gid)
			Shards[shard] = gid
		}
	}
	new_config.Shards = Shards
	DPrintf("join group len{%v}", len(new_config.Groups))
	sm.Configs = append(sm.Configs, new_config)
}

func (sm *StateMachine) Leave(gids []int) {
	DPrintf("leave %v", gids)
	config_last_copy := sm.Configs[len(sm.Configs)-1]
	newConfig := Config{len(sm.Configs), config_last_copy.Shards, deep_copy(config_last_copy.Groups)}
	g2s := Group2Shards(&newConfig)
	orphanShards := make([]int, 0)
	for _, gid := range gids {
		delete(newConfig.Groups, gid)

		if shards, ok := g2s[gid]; ok {
			orphanShards = append(orphanShards, shards...)
			delete(g2s, gid)
		}
	}
	var newShards [NShards]int
	if len(newConfig.Groups) != 0 {
		for _, shard := range orphanShards {
			target := GetGIDWithMinNumShards(g2s)
			g2s[target] = append(g2s[target], shard)
		}
		for gid, shards := range g2s {
			for _, shard := range shards {
				newShards[shard] = gid
			}
		}
	}
	newConfig.Shards = newShards
	sm.Configs = append(sm.Configs, newConfig)

}