如何使用Paxos算法

如何使用Paxos算法，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

        先说 Paxos，它是一个基于消息传递的一致性算法，Leslie Lamport 在 1990 年提出，近 几年被广泛应用于分布式计算中，Google 的 Chubby，Apache 的 Zookeeper 都是基于它的理 论来实现的，Paxos 还被认为是到目前为止唯一的分布式一致性算法，其它的算法都是 Paxos 的改进或简化。有个问题要提一下，Paxos 有一个前提:没有拜占庭将军问题。就是说 Paxos 只有在一个可信的计算环境中才能成立，这个环境是不会被入侵所破坏的。 

        关于 Paxos 的具体描述可以在 Wiki 中找到:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/Paxos 算法。网 上关于 Paxos 分析的文章也很多。这里希望用最简单的方式加以描述并建立起 Paxos 和 ZK Server 的对应关系。 

        Paxos 描述了这样一个场景，有一个叫做 Paxos 的小岛(Island)上面住了一批居民，岛上 面所有的事情由一些特殊的人决定，他们叫做议员(Senator)。议员的总数(Senator Count)是确 定的，不能更改。岛上每次环境事务的变更都需要通过一个提议(Proposal)，每个提议都有一 个编号(PID)，这个编号是一直增长的，不能倒退。每个提议都需要超过半数((Senator Count)/2 +1)的议员同意才能生效。每个议员只会同意大于当前编号的提议，包括已生效的和未生效 的。如果议员收到小于等于当前编号的提议，他会拒绝，并告知对方:你的提议已经有人提 过了。这里的当前编号是每个议员在自己记事本上面记录的编号，他不断更新这个编号。整 个议会不能保证所有议员记事本上的编号总是相同的。现在议会有一个目标:保证所有的议 员对于提议都能达成一致的看法。 

        好，现在议会开始运作，所有议员一开始记事本上面记录的编号都是 0。有一个议员发 了一个提议:将电费设定为 1 元/度。他首先看了一下记事本，嗯，当前提议编号是 0，那么 我的这个提议的编号就是 1，于是他给所有议员发消息:1 号提议，设定电费 1 元/度。其他 议员收到消息以后查了一下记事本，哦，当前提议编号是 0，这个提议可接受，于是他记录 下这个提议并回复:我接受你的 1 号提议，同时他在记事本上记录:当前提议编号为 1。发 起提议的议员收到了超过半数的回复，立即给所有人发通知:1 号提议生效!收到的议员会 修改他的记事本，将 1 好提议由记录改成正式的法令，当有人问他电费为多少时，他会查看 法令并告诉对方:1 元/度。 

        现在看冲突的解决:假设总共有三个议员 S1-S3，S1 和 S2 同时发起了一个提议:1 号提 议，设定电费。S1 想设为 1 元/度, S2 想设为 2 元/度。结果 S3 先收到了 S1 的提议，于是他 做了和前面同样的操作。紧接着他又收到了 S2 的提议，结果他一查记事本，咦，这个提议 的编号小于等于我的当前编号 1，于是他拒绝了这个提议:对不起，这个提议先前提过了。 于是 S2 的提议被拒绝，S1 正式发布了提议: 1 号提议生效。S2 向 S1 或者 S3 打听并更新了 1 号法令的内容，然后他可以选择继续发起 2 号提议。 

        好，Paxos 的精华就这么多内容。现在让我们来对号入座，看看在 ZK Server 里面 Paxos 是如何得以贯彻实施的。 

        小岛(Island)——ZK Server Cluster 

        议员(Senator)——ZK Server 

        提议(Proposal)——ZNode Change(Create/Delete/SetData...)

        提议编号(PID)——Zxid(ZooKeeper Transaction Id) 

        正式法令——所有 ZNode 及其数据 

        貌似关键的概念都能一一对应上，但是等一下，Paxos 岛上的议员应该是人人平等的吧， 而 ZK Server 好像有一个 Leader 的概念。没错，其实 Leader 的概念也应该属于 Paxos 范畴的。 如果议员人人平等，在某种情况下会由于提议的冲突而产生一个“活锁”(所谓活锁我的理解 是大家都没有死，都在动，但是一直解决不了冲突问题)。Paxos 的作者 Lamport 在他的文 章”The Part-Time Parliament“中阐述了这个问题并给出了解决方案——在所有议员中设立一 个总统，只有总统有权发出提议，如果议员有自己的提议，必须发给总统并由总统来提出。 好，我们又多了一个角色:总统。 

        总统——ZK Server Leader

        又一个问题产生了，总统怎么选出来的?

        现在我们假设总统已经选好了，下面看看 ZK Server 是怎么实施的。 

        情况一: 

        屁民甲(Client)到某个议员(ZK Server)那里询问(Get)某条法令的情况(ZNode 的数据)，议员 毫不犹豫的拿出他的记事本(local storage)，查阅法令并告诉他结果，同时声明:我的数据不 一定是最新的。你想要最新的数据?没问题，等着，等我找总统 Sync 一下再告诉你。 

        情况二: 

        屁民乙(Client)到某个议员(ZK Server)那里要求政府归还欠他的一万元钱，议员让他在办 公室等着，自己将问题反映给了总统，总统询问所有议员的意见，多数议员表示欠屁民的钱 一定要还，于是总统发表声明，从国库中拿出一万元还债，国库总资产由 100 万变成 99 万。 屁民乙拿到钱回去了(Client 函数返回)。 

        情况三: 

        总统突然挂了，议员接二连三的发现联系不上总统，于是各自发表声明，推选新的总统， 总统大选期间政府停业，拒绝屁民的请求。 

关于如何使用Paxos算法问题的解答就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，如果你还有很多疑惑没有解开，可以关注亿速云行业资讯频道了解更多相关知识。