转载自: https://blog.csdn.net/cnh294141800/article/details/53768464
Paxos协议超级详细解释+简单实例
Basic-Paxos算法(能够先看后面的实际例子再看前面的具体介绍部分）html
Paxos算法的目的算法
Paxos算法的目的是为了解决分布式环境下一致性的问题。promise
多个节点并发操纵数据，如何保证在读写过程当中数据的一致性，而且解决方案要能适应分布式环境下的不可靠性（系统如何就一个值达到统一）安全
Paxos的两个组件服务器
Proposer并发
提议发起者，处理客户端请求，将客户端的请求发送到集群中，以便决定这个值是否能够被批准。分布式
Acceptor学习
提议批准者，负责处理接收到的提议，他们的回复就是一次投票。会存储一些状态来决定是否接收一个值spa
Paxos有两个原则.net
1)安全原则---保证不能作错的事
a） 针对某个实例的表决只能有一个值被批准，不能出现一个被批准的值被另外一个值覆盖的状况；(假设有一个值被多数Acceptor批准了，那么这个值就只能被学习)
b） 每一个节点只能学习到已经被批准的值，不能学习没有被批准的值。
2)存活原则---只要有多数服务器存活而且彼此间能够通讯，最终都要作到的下列事情：
a）最终会批准某个被提议的值；
b）一个值被批准了，其余服务器最终会学习到这个值。
Paxos具体流程图
第一阶段（prepare）
1）.获取一个proposal number, n；
2）.提议者向全部节点广播prepare(n)请求；
3）.接收者（Acceptors比较善变，若是还没最终承认一个值，它就会不断认同提案号最大的那个方案）比较n和minProposal，若是n>minProposal,表示有更新的提议minProposal=n；若是此时该接受者并无承认一个最终值，那么承认这个提案，返回OK。若是此时已经有一个accptedValue, 将返回(acceptedProposal,acceptedValue)；
4）.提议者接收到过半数请求后，若是发现有acceptedValue返回，表示有承认的提议，保存最高acceptedProposal编号的acceptedValue到本地
第二阶段(Accept)
5）广播accept(n,value)到全部节点；
6).接收者比较n和minProposal，若是n>=minProposal,则acceptedProposal=minProposal=n，acceptedValue=value，本地持久化后，返回；
不然，拒绝而且返回minProposal
7).提议者接收到过半数请求后，若是发现有返回值>n，表示有更新的提议，跳转1（从新发起提议）；不然value达成一致。
Paxos议案ID生成算法
在Google的Chubby论文中给出了这样一种方法：假设有n个proposer，每一个编号为ir(0<=ir<n)，proposal编号的任何值s都应该大于它已知的最大值，而且知足：
s %n = ir => s = m*n + ir
proposer已知的最大值来自两部分：proposer本身对编号自增后的值和接收到acceptor的拒绝后所获得的值。
例： 以3个proposer P一、P二、P3为例，开始m=0,编号分别为0，1，2。
1） P1提交的时候发现了P2已经提交，P2编号为1 >P1的0，所以P1从新计算编号：new P1 = 1*3+1 = 4；
2） P3以编号2提交，发现小于P1的4，所以P3从新编号：new P3 = 1*3+2 = 5。
Paxos原理
任意两个法定集合，一定存在一个公共的成员。该性质是Paxos有效的基本保障
活锁
当某一proposer提交的proposal被拒绝时，多是由于acceptor 承诺返回了更大编号的proposal，所以proposer提升编号继续提交。 若是2个proposer都发现本身的编号太低转而提出更高编号的proposal，会致使死循环，这种状况也称为活锁。
好比说当此时的 proposer1提案是3, proposer2提案是4, 但acceptor承诺的编号是5，那么此时proposer1,proposer2 都将提升编号假设分别为6,7，并试图与accceptor链接，假设7被接受了，那么提案5和提案6就要从新编号提交，从而不断死循环。
异常状况——持久存储
在算法执行的过程当中会产生不少的异常状况：proposer宕机，acceptor在接收proposal后宕机，proposer接收消息后宕机，acceptor在accept后宕机，learn宕机，存储失败，等等。
为保证paxos算法的正确性，proposer、aceptor、learn都实现持久存储，以作到server恢复后仍能正确参与paxos处理。
propose存储已提交的最大proposal编号、决议编号（instance id）。
acceptor存储已承诺（promise）的最大编号、已接受（accept）的最大编号和value、决议编号。
learn存储已学习过的决议和编号
具体实例：
假设的3军问题
1） 1支红军在山谷里扎营，在周围的山坡上驻扎着3支蓝军；
2） 红军比任意1支蓝军都要强大；若是1支蓝军单独做战，红军胜；若是2支或以上蓝军同时进攻，蓝军胜；
3） 三支蓝军须要同步他们的进攻时间；但他们唯一的通讯媒介是派通讯兵步行进入山谷，在那里他们可能被俘虏，从而将信息丢失；或者为了不被俘虏，可能在山谷停留很长时间；
4） 每支军队有1个参谋负责提议进攻时间；每支军队也有1个将军批准参谋提出的进攻时间；很明显，1个参谋提出的进攻时间须要得到至少2个将军的批准才有意义；
5） 问题：是否存在一个协议，可以使得蓝军同步他们的进攻时间？
接下来以两个假设的场景来演绎BasicPaxos；参谋和将军须要遵循一些基本的规则
1） 参谋以两阶段提交（prepare/commit）的方式来发起提议，在prepare阶段须要给出一个编号；
2） 在prepare阶段产生冲突，将军以编号大小来裁决，编号大的参谋胜出；
3） 参谋在prepare阶段若是收到了将军返回的已接受进攻时间，在commit阶段必须使用这个返回的进攻时间；
两个参谋前后提议的场景
1） 参谋1发起提议，派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号1）；
2） 3个将军收到参谋1的提议，因为以前尚未保存任何编号，所以把（编号1）保存下来，避免遗忘；同时让通讯兵带信回去，内容为（ok）；
3） 参谋1收到至少2个将军的回复，再次派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号1，进攻时间1）；
4） 3个将军收到参谋1的时间，把（编号1，进攻时间1）保存下来，避免遗忘；同时让通讯兵带信回去，内容为（Accepted）；
5） 参谋1收到至少2个将军的（Accepted）内容，确认进攻时间已经被你们接收；
6） 参谋2发起提议，派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号2）；
7） 3个将军收到参谋2的提议，因为（编号2）比（编号1）大，所以把（编号2）保存下来，避免遗忘；又因为以前已经接受参谋1的提议，所以让通讯兵带信回去，内容为（编号1，进攻时间1）；
8） 参谋2收到至少2个将军的回复，因为回复中带来了已接受的参谋1的提议内容，参谋2所以再也不提出新的进攻时间，接受参谋1提出的时间；
两个参谋交叉提议的场景
1） 参谋1发起提议，派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号1）；
2） 3个将军的状况以下
a) 将军1和将军2收到参谋1的提议，将军1和将军2把（编号1）记录下来，若是有其余参谋提出更小的编号，将被拒绝；同时让通讯兵带信回去，内容为（ok）；
b) 负责通知将军3的通讯兵被抓，所以将军3没收到参谋1的提议；
3） 参谋2在同一时间也发起了提议，派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号2）；
4） 3个将军的状况以下
a) 将军2和将军3收到参谋2的提议，将军2和将军3把（编号2）记录下来，若是有其余参谋提出更小的编号，将被拒绝；同时让通讯兵带信回去，内容为（ok）；
b) 负责通知将军1的通讯兵被抓，所以将军1没收到参谋2的提议；
5） 参谋1收到至少2个将军的回复，再次派通讯兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号1，进攻时间1）；
6） 2个将军的状况以下
a) 将军1收到了（编号1，进攻时间1），和本身保存的编号相同，所以把（编号1，进攻时间1）保存下来；同时让通讯兵带信回去，内容为（Accepted）；
b) 将军2收到了（编号1，进攻时间1），因为（编号1）小于已经保存的（编号2），所以让通讯兵带信回去，内容为（Rejected，编号2）；
7） 参谋2收到至少2个将军的回复，再次派通讯兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号2，进攻时间2）；
8） 将军2和将军3收到了（编号2，进攻时间2），和本身保存的编号相同，所以把（编号2，进攻时间2）保存下来，同时让通讯兵带信回去，内容为（Accepted）；
9） 参谋2收到至少2个将军的（Accepted）内容，确认进攻时间已经被多数派接受；
10） 参谋1只收到了1个将军的（Accepted）内容，同时收到一个（Rejected，编号2）；参谋1从新发起提议，派通讯兵带信给3个将军，内容为（编号3）；
11） 3个将军的状况以下
a) 将军1收到参谋1的提议，因为（编号3）大于以前保存的（编号1），所以把（编号3）保存下来；因为将军1已经接受参谋1前一次的提议，所以让通讯兵带信回去，内容为（编号1，进攻时间1）；
b) 将军2收到参谋1的提议，因为（编号3）大于以前保存的（编号2），所以把（编号3）保存下来；因为将军2已经接受参谋2的提议，所以让通讯兵带信回去，内容为（编号2，进攻时间2）；
c) 负责通知将军3的通讯兵被抓，所以将军3没收到参谋1的提议；
12） 参谋1收到了至少2个将军的回复，比较两个回复的编号大小，选择大编号对应的进攻时间做为最新的提议；参谋1再次派通讯兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号3，进攻时间2）；
13） 将军1和将军2收到了（编号3，进攻时间2），和本身保存的编号相同，所以保存（编号3，进攻时间2），同时让通讯兵带信回去，内容为（Accepted）；
14） 参谋1收到了至少2个将军的（accepted）内容，确认进攻时间已经被多数派接受；