一致性算法（Paxos、Raft、ZAB)

一致性算法（Paxos、Raft、ZAB)

什么是一致性

1、弱一致性

a、最终一致性

i、DNS（Domain Name System）

j、Gossip（Cassandra的通信协议）

以DNS为例：

2、强一致性

a、同步

b、Paxos

c、(multi-paxos)

d、ZAB(multi-paxos)

DNS 就是一种最终一致性，比如 上图中 增加一条记录： www.hyb.small.com , 我们从其他DNS服务器一时会读取不到，但是过一会就会读取得到了。

数据不能存在单点上。

分布式系统对fault tolerence的一般解决方案是state machine replication 。

准确的来说应该是 state machine replication 的共识（consensus）算法。

paxos其实是一个共识算法，系统的最终一致性，不仅需要达成共识，还会取决于client的行为

主从同步复制

1、Master 接受写请求

2、Master 复制日志到slave

3、Master 等待，直到所有从库返回

问题：

任何一个节点失败，哪怕是从节点（Slave）同步失败，都会导致整个集群不可用，虽然保证了一致性，但是可用性却大大降低

基本想法：

a、多数派：

每次写都保证写入大于N/2个节点，每次读保证从大于N/2个节点中读。

比如5个节点，每次写大于3个节点才算成功；读也是大于3个节点才算成功。

b、多数派还不够！

在并发环境下，无法保证系统正确性，顺序非常重要。比如下图的 Inc 5; Set 0; 执行顺序乱了，结果就会引发错乱。

Lesile Lamport,Latex的发明者。

为描述Paxos算法，Lamport虚拟了一个叫做Paxos的希腊城邦，这个岛按照议会民主制的政治模式制定法律，但是没有人愿意将自己的全部时间和精力放在这种事上，所以无论是议员、议长或者传递消息的时间。

Paxos

1、Basic Paxos

2、Multi Paxos

3、Fast Paxos

强一致性算法---Basic Paxos

角色介绍：

Client:系统外部角色，请求发起者。像民众

Propser: 接受Client 请求，向集群提出提议(propose)。并在冲突发生时，起到冲突调节的作用。像议员替民众提出议案

Accpetor(Voter): 提议投票和接收者，只有在形成法定人数(Quorum,一般即为majority 多数派)时，提议才会最终接受，像国会。

Learner:提议接受者，backup，备份，对集群一致性没什么影响，像记录员；

步骤、阶段(phases):

1、Phase 1a:Prepare

proposer 提出一个提案，编号为N，此N 大于这个proposer之前提出提案编号，向acceptors请求同意，要求有quorum接受的才行。

2、Phase 1b:Promise

N 必须大于此acceptor之前接受的任何提案编号，才会接受，否则会拒绝。

3、Phase 2a: Accept

如果达到了多数派，proposer会发出accept请求，此请求包含提案编号N ,以及提案内容。

4、Phase 2b:Accepted

如果此acceptor在此期间没有收到任何编号大于N的提案，则接受此提案内容，否则忽略。

流程图如下：

操作步骤如下：

Request;

Prepare(1);

Promise(1,{Va,Vb,Vc});

Accept(1,Vn)

Accepted(1,Vn);

Response;

1、Acceptor部分节点失败，但达到了Quoroms，此时仍然会成功。

如果有一个Acceptor因为各种原因挂掉了，3个Acceptors变成了2个Acceptors，还是满足>n/2 的要求，所以还是会成功。

2、Proposer失败，上一次记录不会被写入Proposer表，然后重新开启一个新的Proposer，来替代上次的Proposer来处理未完成请求，此时编号已经增加为2，也就是Prepare(2)

Basic Paxos when an Proposer fails

如果Proposer 在发送了一条Accept消息之后，但是还没收到Accepted消息之前就挂掉了，只有一个Acceptor接收到了Accept消息。那么整个Paxos协议就没法进行下去了，这时一个新的Leader（Proposer）会被选举出来，重新开始一轮新的共识。

Basic Paxos潜在的问题是：活锁（liveness）或dueling

Basic Paxos很有可能出现这种情况：

1、议员A(proposer A)说我们来讨论提案1，大部分议员说：“好，我们来讨论提案1”；

2、但是此时议员A还没有说内容是什么，这时候又来了一个议员B，又来说：“我们来讨论提案2”；这时候大部分还没有接受提案1，提案2的编号是大于提案1的，这时候大部分还没有接受议案2；

3、这时候议员A以为网络断了，然后把编号改下，内容不变然后提出议案3；然后议案4、议案5....

这样就形成了活锁。

解决活锁的方法是用Random的timeout，当两个冲突的时候用一个随机的等待时间；当自己提议未生效时，再发起提议等待几秒。

Basic-Paxos是一个无限循环的2PC，1条日志的确认至少需要2个RTT + 2次落盘（1次是prepare的广播与回复，1次是accept的广播与回复）。

Basic Paxos when multiple Proposers conflict

最后再描述一个最复杂的情况，即有多个Proposers认为他们是Leaders，并不断的发送Prepare请求。为什么会有多个Leaders呢？ 有可能一个Proposer当了一段时间Leader之后挂掉了，新的Proposer被选为Leader继续新的一轮共识。后面挂掉的Proposer又恢复了，它认为自己还是Leader，所以继续发送Prepare请求。

Basic Paxos的问题

难实现（角色太多）、效率低（2轮RPC）、活锁问题

Multi Paxos:

新概念，Leader;唯一的propser，所有请求都需经过此Leader;

只有一个Proposer，没有第二个Proposer； 这个Proposer就是Leader,没人跟他抢;

再者分布式系统必须串行执行所有提议，否则就会出现前面说的顺序问题。

--------First Request(第一次执行)----------

Request

Prepare(N) //选Leader

Promise(N,I,{Va,Vb,Vc})

Accept!(N,I,Vm)

Accepted(N,I,Vm)

Response;

--------Following Request(第二次或者以后)----------

Request

Accept!(N,I,Vm)

Accepted(N,I,Vm)

Response;

第二次或者以后，就不用再选Leader了 直接执行Request 请求，由Leader 发出议案。

如果Leader 挂了 就选下一个总统Leader(N+1)

减少角色，进一步简化，在Basic-Paxos中我们区分了很多角色，有Clients、Proposers、Acceptors、 Learners，实际上Proposers、Acceptors 、Leanrners可以合并成一个，统称为Server，下面是合并之后的序列图。

Multi-Paxos when roles are collapsed and the leader is steady

同样的，当Leader很稳定的时候，我们可以在接下来的执行中忽略Phase 1. 如下图所示：

Raft

1、划分三个子问题

a、Leader Election

b、Log Replication

c、Safely

2、重定义角色

a、Leader

b、Follower

c、Candidate

原理动画解释： http://thesecretlivesofdata.com/raft

场景测试： https://raft.github.io

Raft 是比 Multi Paxos 还要简单的一个版本

一致性并不代表完全正确性！三个可能结果：成功，失败，unknown

详细内容参考：

https://www.jianshu.com/p/6cd41fe0b8f6

强一致性算法--ZAB

基本与raft相同。在一些名词的叫法上有些区别：如ZAB将某一个leader的周期称为epoch，而raft则称为term。实现上也有些许不同：如raft保证日志连续性，心跳方向为leader至follower，ZAB则相反。

Raft木筏求生1.0版本更新内容汇总最终章新增要素

Raft木筏求生最终章新增成就攻略。本文为大家带来的是1.0版本中的新增成就攻略，感兴趣的玩家们赶紧来看看吧。

最终章新增成就攻略

Cache Collector

找到所有墙上涂有G的地点(均在海下两座楼里)

①大部分人少了这个地点，在第一个通道侧边

②第二个通道正上方

③第一个通道，水母群这里。进去以后，沿着G的墙壁可以下去，有一个安全帽

All Aboard

解锁四个角色。

在主菜单—人物，可选角色

①第一个剧情雷达塔，塔顶

②第三个剧情熊岛，6号基站塔顶房子里

③第五个剧情水上城市，逃生舱的椅子上

④第七个剧情雪地岛，剧情最后的休眠仓里

获得所有buff从食物和饮料中

上述饮料：辣菠萝莓加游泳速度buff，甜菜根汁加生命值buff，再加上饱食度和口渴度满值，应该就能获得成就。

That's Not A Boat

最简单的，第七个剧情雪地岛，岛上有雪地摩托，骑着雪地摩托开进海里就可以

新地图

收起新地图故事调整及新怪物新角色贸易站新物品BUG修复内容

Raft木筏求生1.0版本更新内容汇总。本作在6月20日正式更新了1.0正式版同时也是游戏的最终章，不少玩家一定非常关心本次更新都有哪些内容，下面带来具体的介绍，供各位玩家们参考。

1.0版本更新内容汇总

在我们深入了解这个庞大改版的细节之前，我们要感谢大家加入我们的旅程。

看到这么多人玩和欣赏 Raft 真是太棒了，如果没有你们，我们永远不会在这_。

通过这次更新，我们很高兴地宣布我们将除去抢先体验，因为我们认为 Raft 不再需要该标题。

我们期待这一天已经很多年了，

在这一点上，我们迫不及待地想看到所有的玩家，

并简单地听听你的想法!

因此，我们不要再浪费时间，直接潜入其中!

●新地图!

对于本次更新，我们提供了叁张新的地图供您寻找、探索和穿越。

1.首先是Varuna Point，富人的沉没塔。

它曾经被设定为精英的救赎，但浪潮来得比预期的要快，

它已经被任何人和所有人几乎都抛弃和遗忘了。

2.接下来我们有设计出，一整片白雪覆盖在水面上的土地。

对于塞勒涅(英语：Selene;古希腊语：Σελ_νη，意为「月亮」)的研究人员来说，

这是人类扭转海洋上升的最后希望。

由于反应堆发生故障，大多数人逃离并离开岛屿到其他地方为生存而战，

但对于勇敢的人来说，仍有机会恢复反应堆。

3.如前所述，还有第叁张地图。

将琴弦绑在一起的最终站，您将面临最后的挑战。

但是，我们认为您最好自己发现这个。

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