Paxos算法和Raft算法之间的联系是什么?优势在哪?

2022-11-21 20:18:23 浏览数 (2)

以下内容选自《深入理解分布式共识算法》一书,本书尚处于出版阶段,预计12月底出版,敬请关注。

两者相同之处:

(1) 都是共识算法,引用场景以及所解决的问题是一致的。

(2) 两者都采用“多数派”决策的思想进行协商。

(3) 两者都能友好的支持容错。

两者不同之处:

(1) Raft引入强Leader模型,规避了Basic Paxos的活锁的问题,Multi Paxos也仅仅降低了活锁的概率。

(2) 可用性,Raft引入强Leader,自然也导致了可用性的降低,在Leader选举期间,Raft将不可用。而Multi Paxos尽管也引入Leader,但是当Leader故障时,客户端访问另一个Leader即可,服务仍然是可用的。

(3) 协商性能,Basic Paxos加上提交操作(learn阶段或者comfirm请求)固定需要三个阶段(Prepare Accept Comfirm)才能提交一个提案,Multi Paxos在大多数情况下优化成两阶段(Accept Confirm)提交,但是达到两阶段提交的条件仍然是需要进行Prepare阶段。而Raft抽象出选举阶段(类比Prepare阶段),并通过心跳机制替代了提交阶段(类比Confirm),实现了真正一阶段提交。

(4) 日志连续性,Paxos允许乱序提交,同样允许存在空洞日志。而Raft通过Leader严格规定了日志项的连续性。换句话说,Paxos只保证了每个提案(日志项)达成共识的安全性,而Raft还保证了日志项的连续性,这一特性隐含了两个成员之间,相同日志索引且term相同,那么该日志项之前所有日志项也必然相同。

(4) 非事务请求,Multi Paxos尽管可以让Leader为每个提案(日志项)记录Confirm日志,但是对于未记录这一Confirm日志的提案,必须重新走一遍Paxos流程,才能知道该提案是否已达成共识。而Raft在日志连续的特性上,也要求了日志项提交的顺序。因此,Raft只需要明确committedIndex,即可推测在此之前所有日志项都已达成共识。

(5) 日志压缩,Paxos没有明确这一细节,但是在Paxos的工程实现中往往也会采用类似Raft提到的快照方式,进行日志压缩。

(6) 日志存储,Paxos并不要求每个成员拥有完整的数据,而Raft要求成员加入集群时先和Leader完成数据对齐。

(7) 崩溃恢复,因为Paxos的灵活性,这一点在Paxos中并没有那么重要,由于每个成员的对等性,成员崩溃后重启即可。而Raft成员崩溃后,再加入集群时,需要以Leader的数据为基准恢复数据,然后才可加入集群。

综上所述,两者各存优劣。

Paxos,更加灵活,可用性更好,但是协商效率更低(活锁、三阶段)

Raft,可用性降低,协商效率更好,另外Raft算法更加完整,对非事务请求、日志压缩、崩溃恢复等模块都有明确的实现标准。

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