轉載自: https://blog.csdn.net/cnh294141800/article/details/53768464
Paxos協議超級詳細解釋+簡單實例
Basic-Paxos算法(能夠先看後面的實際例子再看前面的具體介紹部分）html
Paxos算法的目的算法
Paxos算法的目的是爲了解決分佈式環境下一致性的問題。promise
多個節點併發操縱數據，如何保證在讀寫過程當中數據的一致性，而且解決方案要能適應分佈式環境下的不可靠性（系統如何就一個值達到統一）安全
Paxos的兩個組件服務器
Proposer併發
提議發起者，處理客戶端請求，將客戶端的請求發送到集羣中，以便決定這個值是否能夠被批准。分佈式
Acceptor學習
提議批准者，負責處理接收到的提議，他們的回覆就是一次投票。會存儲一些狀態來決定是否接收一個值spa
Paxos有兩個原則.net
1)安全原則---保證不能作錯的事
a） 針對某個實例的表決只能有一個值被批准，不能出現一個被批准的值被另外一個值覆蓋的狀況；(假設有一個值被多數Acceptor批准了，那麼這個值就只能被學習)
b） 每一個節點只能學習到已經被批准的值，不能學習沒有被批准的值。
2)存活原則---只要有多數服務器存活而且彼此間能夠通訊，最終都要作到的下列事情：
a）最終會批准某個被提議的值；
b）一個值被批准了，其餘服務器最終會學習到這個值。
Paxos具體流程圖
第一階段（prepare）
1）.獲取一個proposal number, n；
2）.提議者向全部節點廣播prepare(n)請求；
3）.接收者（Acceptors比較善變，若是還沒最終承認一個值，它就會不斷認同提案號最大的那個方案）比較n和minProposal，若是n>minProposal,表示有更新的提議minProposal=n；若是此時該接受者並無承認一個最終值，那麼承認這個提案，返回OK。若是此時已經有一個accptedValue, 將返回(acceptedProposal,acceptedValue)；
4）.提議者接收到過半數請求後，若是發現有acceptedValue返回，表示有承認的提議，保存最高acceptedProposal編號的acceptedValue到本地
第二階段(Accept)
5）廣播accept(n,value)到全部節點；
6).接收者比較n和minProposal，若是n>=minProposal,則acceptedProposal=minProposal=n，acceptedValue=value，本地持久化後，返回；
不然，拒絕而且返回minProposal
7).提議者接收到過半數請求後，若是發現有返回值>n，表示有更新的提議，跳轉1（從新發起提議）；不然value達成一致。
Paxos議案ID生成算法
在Google的Chubby論文中給出了這樣一種方法：假設有n個proposer，每一個編號爲ir(0<=ir<n)，proposal編號的任何值s都應該大於它已知的最大值，而且知足：
s %n = ir => s = m*n + ir
proposer已知的最大值來自兩部分：proposer本身對編號自增後的值和接收到acceptor的拒絕後所獲得的值。
例： 以3個proposer P一、P二、P3爲例，開始m=0,編號分別爲0，1，2。
1） P1提交的時候發現了P2已經提交，P2編號爲1 >P1的0，所以P1從新計算編號：new P1 = 1*3+1 = 4；
2） P3以編號2提交，發現小於P1的4，所以P3從新編號：new P3 = 1*3+2 = 5。
Paxos原理
任意兩個法定集合，一定存在一個公共的成員。該性質是Paxos有效的基本保障
活鎖
當某一proposer提交的proposal被拒絕時，多是由於acceptor 承諾返回了更大編號的proposal，所以proposer提升編號繼續提交。 若是2個proposer都發現本身的編號太低轉而提出更高編號的proposal，會致使死循環，這種狀況也稱爲活鎖。
好比說當此時的 proposer1提案是3, proposer2提案是4, 但acceptor承諾的編號是5，那麼此時proposer1,proposer2 都將提升編號假設分別爲6,7，並試圖與accceptor鏈接，假設7被接受了，那麼提案5和提案6就要從新編號提交，從而不斷死循環。
異常狀況——持久存儲
在算法執行的過程當中會產生不少的異常狀況：proposer宕機，acceptor在接收proposal後宕機，proposer接收消息後宕機，acceptor在accept後宕機，learn宕機，存儲失敗，等等。
爲保證paxos算法的正確性，proposer、aceptor、learn都實現持久存儲，以作到server恢復後仍能正確參與paxos處理。
propose存儲已提交的最大proposal編號、決議編號（instance id）。
acceptor存儲已承諾（promise）的最大編號、已接受（accept）的最大編號和value、決議編號。
learn存儲已學習過的決議和編號
具體實例：
假設的3軍問題
1） 1支紅軍在山谷裏紮營，在周圍的山坡上駐紮着3支藍軍；
2） 紅軍比任意1支藍軍都要強大；若是1支藍軍單獨做戰，紅軍勝；若是2支或以上藍軍同時進攻，藍軍勝；
3） 三支藍軍須要同步他們的進攻時間；但他們唯一的通訊媒介是派通訊兵步行進入山谷，在那裏他們可能被俘虜，從而將信息丟失；或者爲了不被俘虜，可能在山谷停留很長時間；
4） 每支軍隊有1個參謀負責提議進攻時間；每支軍隊也有1個將軍批准參謀提出的進攻時間；很明顯，1個參謀提出的進攻時間須要得到至少2個將軍的批准纔有意義；
5） 問題：是否存在一個協議，可以使得藍軍同步他們的進攻時間？
接下來以兩個假設的場景來演繹BasicPaxos；參謀和將軍須要遵循一些基本的規則
1） 參謀以兩階段提交（prepare/commit）的方式來發起提議，在prepare階段須要給出一個編號；
2） 在prepare階段產生衝突，將軍以編號大小來裁決，編號大的參謀勝出；
3） 參謀在prepare階段若是收到了將軍返回的已接受進攻時間，在commit階段必須使用這個返回的進攻時間；
兩個參謀前後提議的場景
1） 參謀1發起提議，派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號1）；
2） 3個將軍收到參謀1的提議，因爲以前尚未保存任何編號，所以把（編號1）保存下來，避免遺忘；同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（ok）；
3） 參謀1收到至少2個將軍的回覆，再次派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號1，進攻時間1）；
4） 3個將軍收到參謀1的時間，把（編號1，進攻時間1）保存下來，避免遺忘；同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（Accepted）；
5） 參謀1收到至少2個將軍的（Accepted）內容，確認進攻時間已經被你們接收；
6） 參謀2發起提議，派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號2）；
7） 3個將軍收到參謀2的提議，因爲（編號2）比（編號1）大，所以把（編號2）保存下來，避免遺忘；又因爲以前已經接受參謀1的提議，所以讓通訊兵帶信回去，內容爲（編號1，進攻時間1）；
8） 參謀2收到至少2個將軍的回覆，因爲回覆中帶來了已接受的參謀1的提議內容，參謀2所以再也不提出新的進攻時間，接受參謀1提出的時間；
兩個參謀交叉提議的場景
1） 參謀1發起提議，派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號1）；
2） 3個將軍的狀況以下
a) 將軍1和將軍2收到參謀1的提議，將軍1和將軍2把（編號1）記錄下來，若是有其餘參謀提出更小的編號，將被拒絕；同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（ok）；
b) 負責通知將軍3的通訊兵被抓，所以將軍3沒收到參謀1的提議；
3） 參謀2在同一時間也發起了提議，派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號2）；
4） 3個將軍的狀況以下
a) 將軍2和將軍3收到參謀2的提議，將軍2和將軍3把（編號2）記錄下來，若是有其餘參謀提出更小的編號，將被拒絕；同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（ok）；
b) 負責通知將軍1的通訊兵被抓，所以將軍1沒收到參謀2的提議；
5） 參謀1收到至少2個將軍的回覆，再次派通訊兵帶信給有答覆的2個將軍，內容爲（編號1，進攻時間1）；
6） 2個將軍的狀況以下
a) 將軍1收到了（編號1，進攻時間1），和本身保存的編號相同，所以把（編號1，進攻時間1）保存下來；同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（Accepted）；
b) 將軍2收到了（編號1，進攻時間1），因爲（編號1）小於已經保存的（編號2），所以讓通訊兵帶信回去，內容爲（Rejected，編號2）；
7） 參謀2收到至少2個將軍的回覆，再次派通訊兵帶信給有答覆的2個將軍，內容爲（編號2，進攻時間2）；
8） 將軍2和將軍3收到了（編號2，進攻時間2），和本身保存的編號相同，所以把（編號2，進攻時間2）保存下來，同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（Accepted）；
9） 參謀2收到至少2個將軍的（Accepted）內容，確認進攻時間已經被多數派接受；
10） 參謀1只收到了1個將軍的（Accepted）內容，同時收到一個（Rejected，編號2）；參謀1從新發起提議，派通訊兵帶信給3個將軍，內容爲（編號3）；
11） 3個將軍的狀況以下
a) 將軍1收到參謀1的提議，因爲（編號3）大於以前保存的（編號1），所以把（編號3）保存下來；因爲將軍1已經接受參謀1前一次的提議，所以讓通訊兵帶信回去，內容爲（編號1，進攻時間1）；
b) 將軍2收到參謀1的提議，因爲（編號3）大於以前保存的（編號2），所以把（編號3）保存下來；因爲將軍2已經接受參謀2的提議，所以讓通訊兵帶信回去，內容爲（編號2，進攻時間2）；
c) 負責通知將軍3的通訊兵被抓，所以將軍3沒收到參謀1的提議；
12） 參謀1收到了至少2個將軍的回覆，比較兩個回覆的編號大小，選擇大編號對應的進攻時間做爲最新的提議；參謀1再次派通訊兵帶信給有答覆的2個將軍，內容爲（編號3，進攻時間2）；
13） 將軍1和將軍2收到了（編號3，進攻時間2），和本身保存的編號相同，所以保存（編號3，進攻時間2），同時讓通訊兵帶信回去，內容爲（Accepted）；
14） 參謀1收到了至少2個將軍的（accepted）內容，確認進攻時間已經被多數派接受；