Paxos算法概述：从Basic Paxos到Fast Paxos及在Zookeeper中的应用 ...

目次
Basic Paxos算法概述
Fast Paxos算法概述
Fast Paxos相对于Basic Paxos的改进
在Zookeeper中的应用

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Basic Paxos算法概述

Basic Paxos算法是一种经典的分布式划一性算法，用于解决分布式系统中的划一性问题。它主要用于确保在一个分布式系统中，纵然在网络不可靠的情况下，也能达成划一的决策。Basic Paxos算法主要涉及以下几种角色：

• Proposer（提议者）：负责发起提议的实体。
  
• Acceptor（接受者）：负责接受或拒绝提议的实体。
  
• Learner（学习者）：从接受者那里学习到最终决定的实体。
  

Basic Paxos算法分为两个阶段：

• Prepare（准备）：Proposer选择一个唯一的轮次号（Round Number），并向Acceptor发送一个prepare哀求。Acceptor在收到prepare哀求后，如果该哀求的轮次号大于之前收到的所有prepare哀求的轮次号，Acceptor会记录这个轮次号，并且承诺不再相应更低轮次号的prepare哀求。Acceptor还会返回一个promise消息给Proposer，其中包含它之前接受过的最高轮次号及对应的值。
  
• Accept（接受）：Proposer根据收到的promise消息选择一个值（通常是最高轮次号的值），然后向Acceptor发送一个accept哀求。如果Acceptor已经承诺并且接受了一个更高轮次号的prepare哀求，它将接受这个值，并且不再接受更低轮次号的值。当大多数Acceptor接受了一个值时，这个值就被以为是被决定的。
  

Fast Paxos算法概述

Fast Paxos算法是对Basic Paxos的一种改进，旨在提高性能，尤其是在大多数情况下可以或许镌汰通讯轮次。Fast Paxos算法同样涉及到Proposer、Acceptor和Learner的角色，但它的流程有所不同：

• Pre-Prepare（预准备）：Proposer选择一个值和一个轮次号，并直接向Acceptor发送pre-prepare消息。这个消息包含了提议的值和轮次号。
  
• Prepare（准备）：如果Acceptor还没有收到更高轮次号的pre-prepare或prepare消息，它会接受这个pre-prepare消息，并向Proposer发送一个accept消息，表示它已经准备好接受这个值。
  
• Accept（接受）：如果Proposer收到了大多数Acceptor的accept消息，它就可以直接向Acceptor发送一个accept哀求，Acceptor会接受这个值。
  
• Learn（学习）：当大多数Acceptor接受了某个值时，Learner会从Acceptor那里学习到这个值，并将其视为最终决定的值。
  

Fast Paxos相对于Basic Paxos的改进

• 镌汰通讯轮次：在多数情况下，Fast Paxos只须要一轮通讯就能完成一个决定，而在Basic Paxos中至少须要两轮通讯。
  
• 提高吞吐量：Fast Paxos允许在某些情况下并行处理多个决定，从而提高了系统的吞吐量。
  

在Zookeeper中的应用

Zookeeper利用了基于Fast Paxos算法的改进版本——Zab协议。Zab协议联合了Fast Paxos的优点，同时也考虑到了Zookeeper特有的需求，例如在Leader选举和数据同步方面举行了优化。Zab协议可以或许更快地完成Leader选举，并在集群成员之间高效地同步数据，以确保数据的划一性。
总的来说，无论是Basic Paxos还是Fast Paxos，它们都是为了包管分布式系统中数据的划一性和准确性。Fast Paxos通过镌汰通讯轮次来提高服从，尤实在用于须要高吞吐量和低耽误的应用场景。

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