1.Paxos
世界上只有一种共识协议,就是 Paxos,其他所有共识算法都是 Paxos 的退化版本。
算法流程:
1.提案节点:称为 Proposer,提出对某个值进行设置操作的节点,设置值这个行为就被称之为提案(Proposal),值一旦设置成功,就是不会丢失也不可变的。请注意,Paxos 是典型的基于操作转移模型而非状态转移模型来设计的算法,这里的“设置值”不要类比成程序中变量赋值操作,应该类比成日志记录操作,在后面介绍的 Raft 算法中就直接把“提案”叫作“日志”了。
2.决策节点:称为 Acceptor,是应答提案的节点,决定该提案是否可被投票、是否可被接受。提案一旦得到过半数决策节点的接受,即称该提案被批准(Accept),提案被批准即意味着该值不能再被更改,也不会丢失,且最终所有节点都会接受该它。
3.记录节点:被称为 Learner,不参与提案,也不参与决策,只是单纯地从提案、决策节点中学习已经达成共识的提案,譬如少数派节点从网络分区中恢复时,将会进入这种状态。
使用 Paxos 算法的分布式系统里的,所有的节点都是平等的,它们都可以承担以上某一种或者多种的角色,不过为了便于确保有明确的多数派,决策节点的数量应该被设定为奇数个,且在系统初始化时,网络中每个节点都知道整个网络所有决策节点的数量、地址等信息。
4.paxos时序图如下:
2.Gossip 协议
“最终一致性”的分布式共识协议:Gossip 协议
Gossip 的具体工作过程
1.如果有某一项信息需要在整个网络中所有节点中传播,那从信息源开始,选择一个固定的传播周期(譬如 1 秒),随机选择它相连接的 k 个节点(称为 Fan-Out)来传播消息。
2.每一个节点收到消息后,如果这个消息是它之前没有收到过的,将在下一个周期内,选择除了发送消息给它的那个节点外的其他相邻 k 个节点发送相同的消息,直到最终网络中所有节点都收到了消息,尽管这个过程需要一定时间,但是理论上最终网络的所有节点都会拥有相同的消息。
Gossip消息传播模式
1.反熵(Anti-Entropy): 反熵的意思就是反混乱,以提升网络各个节点之间的相似度为目标,所以在反熵模式下,会同步节点的全部数据,以消除各节点之间的差异,目标是整个网络各节点完全的一致。但是,在节点本身就会发生变动的前提下,这个目标将使得整个网络中消息的数量非常庞大,给网络带来巨大的传输开销。
2.传谣(Rumor-Mongering): 传谣模式是以传播消息为目标,仅仅发送新到达节点的数据,即只对外发送变更信息,这样消息数据量将显著缩减,网络开销也相对较小。