分布式系统理论基础6:Raft、Zab

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和Raft一样,Zab要求唯一Leader参与决议,Zab不需要 分解成discovery、sync、broadcast另另一个 阶段:

Paxos偏向于理论、对何如应用到工程实践提及较少。理解的难度上加现实的骨感,在生产环境中基于Paxos实现另另一个 正确的分布式系统非常难[1]

第1、2点保证事务FIFO,第3点保证Leader上具备所有已commit的事务。

指令通过log index(指令id)和term number保证时序,正常具体情况下Leader、Follower具体情况机按相同顺序执行指令,得出相同结果、具体情况一致。

以上介绍分布式一致性协议Raft、Zab的核心思想,分析Raft、Zab与Paxos的异同。实现分布式系统时,先从具体需求和场景考虑,Raft、Zab、VR、Paxos等协议没法绝对地好与不好,本来 我适不适合。

Paxos、Raft、Zab和VR都不 解决一致性问提图片的协议,Paxos协议原文倾向于理论,Raft、Zab、VR倾向于实践,一致性保证程度等的不同也意味 哪些协议间地处差异。下图帮助亲戚朋友理解哪些协议的這個点和区别[10]

除Paxos、Raft和Zab外,Viewstamped Replication(简称VR)[7][8]也是讨论比较多的一致性协议。哪些协议蕴含本来 一同的内容(Leader、quorum、state machine等),因而亲戚朋友不禁要问:Paxos、Raft、Zab和VR等分布式一致性协议区别到底在哪,还是根本本来 我一回事?[9]

There are significant gaps between the description of the Paxos algorithm and the needs of a real-world system. In order to build a real-world system, an expert needs to use numerous ideas scattered in the literature and make several relatively small protocol extensions. The cumulative effort will be substantial and the final system will be based on an unproven protocol.

Zab[5][6]的全称是Zookeeper atomic broadcast protocol,是Zookeeper实物用到的一致性协议。相比Paxos,Zab最大的特点是保证强一致性(strong consistency,或叫线性一致性linearizable consistency)。

Raft[2][3]在2013年提出,提出的时间并不一定不长,但肯能有本来 系统基于Raft实现。相比Paxos,Raft的买点本来 我更有利于理解、更易于实行。

为实现PO,Zab对Follower、Leader有以下约束:

Zab中每个事务对应另另一个 zxid,它由两次责组成:<e, c>,e即Leader选举时生成的epoch,c表示当次epoch内事务的编号、依次递增。假设另另一个多 事务的zxid分别是z、z',当满足 z.e < z'.e 肯能 z.e = z'.e && z.c < z'.c 时,定义z先于z'地处(z < z')。

相比Raft、Zab、VR,Paxos更纯粹、更接近一致性问提图片本源,尽管Paxos倾向理论,但不代表Paxos不需要 了应用于工程。基于Paxos的工程实践,须考虑具体需求场景(如一致性要达到哪些程度),再在Paxos原始语意上进行包装。

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了解完Zab的基本原理,亲戚朋友再来看Zab何何如证强一致性,Zab通过约束事务先后顺序达到强一致性,先广播的事务先commit、FIFO,Zab称之为primary order(以下简称PO)。实现PO的核心是zxid。

Paxos、Raft、Zab再比较

宕机、网络分化等具体情况可引起Leader重新选举(每次选举产生新Leader的一同,产生新的term)、Leader/Follower间具体情况不一致。Raft中Leader为本人和所有Follower各维护另另一个 nextIndex值,其表示Leader紧接下来要解决的指令id以及将要发给Follower的指令id,LnextIndex不等于FnextIndex时代表Leader操作日志和Follower操作日志地处不一致,这时将从Follower操作日志中最初不一致的地方结束了英语 ,由Leader操作日志覆盖Follower,直到LnextIndex、FnextIndex相等。

Paxos中Leader的地处是为了提升决议传输速率,Leader的不是和数目太大影响决议一致性,Raft要求具备唯一Leader,并把一致性问提图片具体化为保持日志副本的一致性,以此实现相较Paxos而言更容易理解、更容易实现的目标。

《分布式系统理论进阶 - Paxos》介绍了一致性协议Paxos,今天亲戚朋友来学习另外另另一个 常见的一致性协议——Raft和Zab。通过与Paxos对比,了解Raft和Zab的核心思想、加深对一致性协议的认识。

小结

Leader和Follower之间通过心跳判别健康具体情况,正常具体情况下Zab地处broadcast阶段,经常跳出Leader宕机、网络隔离等异常具体情况时Zab重新回到discovery阶段。

为达到更容易理解和实行的目的,Raft将问提图片分解和具体化:Leader统一解决变更操作请求,一致性协议的作用具化为保证节点间操作日志副本(log replication)一致,以term作为逻辑时钟(logical clock)保证时序,节点运行相同具体情况机(state machine)[4]得到一致结果。Raft协议具体过程如下:

相比Paxos,Zab约束了事务顺序、适用于有强一致性需求的场景。

Zab

Raft