Paxos与zookeeper

 

1，什么是Paxos算法？

Paxos算法是分布式计算领域中一个非常重要的算法，主要解决分布式系统如何就某个值（决议）达成一致的问题。一个典型的场景是分布式数据库的一致问题：如果分布式数据库的各个节点初始状态一致，又能执行相同的操作序列，那么最后能达到一个一致的状态。但是如何保证在每个节点上执行相同的命令序列呢？这就需要在每条指令上执行一个“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。Paxos算法便是这样一种一致性算法，它由大牛Lamport于1990年提出，在Lamport的论文中，他虚拟了一个叫“Paxos”的城邦并以讲故事的方式阐述算法，因此叫做Paxos算法。

Paxos是一个较为复杂的算法，在网上也有很多解析，具体可以看维基百科上的论述（http://zh.wikipedia.org/zh-cn/Paxos%E7%AE%97%E6%B3%95）。

2，Paxos算法的具体内容是什么？

根据前面讲到的一致性算法需要解决的问题，Paxos需要保证：一次选举(分布式节点对决议进行投票并批准的过程)中只批准一个决议(value)，只有被提出(proposed)的决议才能被批准，只有被批准的决议才能被学习（即可以执行或保存这个决定的内容）。为便于描述选举过程，Paxos为参与者设定了3个角色：proposer（提出决议），acceptor（批准决议）和learner（学习决议），从而将一致性算法的要求阐述如下：

1. 决议（value）只有在被proposers提出后才能批准；
2. 在一次Paxos算法的执行过程中，只会批准一个value;
3. learners只能获取到被批准的value；

算法的具体过程如下，它将一次选举过程分为了两个阶段：Prepare和Accept

Prepare阶段：

1. proposer选择一个提案(表示未被批准的决议)编号n，将prepare请求发给acceptor中的一个多数派；
2. 如果acceptor发现n是它已回复的请求中编号最大的，它会将上次接受的提案回复给proposer，并且承诺以后不会回复编号小于n的提案

Accept阶段：

1. 如果proposer接收到了多数派的回应，它发送一个accept消息到acceptor的多数派，包括提案编号n和value
2. 在不违背自己向其它proposer的承诺前提下，acceptor收到accept请求后即接受这个请求；

 

3，Paxos怎样应用到了Zookeeper？

Paxos算法的应用非常的广泛，分布式协调系统zookeeper也是基于paxos来实现的。

1. leader选举。zookeeper在leader选举时采用了paxos算法（主要是fast paxos，Lamport于2005年提出的快速paxos）；
2. 一致性复制。zookeeper使用了一种称为zab(zookeeper atomic broadcast)的协议作为一致性复制的核心，作者认为是一种新的算法，但实际上也可以认为是Paxos的一种简化和优化

 

转载：http://www.zhouyoudao.com/paxosandzookeeper/