Paxos - Basic Paxos
作者：互联网
Basic Paxos
总的来说，Basic Paxos分成5个角色，俩个阶段，分别是
角色：
1.Client
Client发送一个请求到分布式系统，比如请求一个文件
1.Proposer
Proposer接收客户端的请求，并且让Acceptors接受这个请求。当发送冲突时，担任协调者。
2.Acceptors
一组Acceptors组成法定人数(一群Acceptors)，任何发送给Acceptors的消息都必须发送给法定人数，从Acceptors收到的任何消息都应该忽略，
除非从法定人数内的每个Acceptors都收到一份同样的消息。
3.Learner
Learner充当协议的复制者，一旦Client的请求被Acceptors通过，Learner就可以执行客户端的请求（执行请求，响应数据给Client），为了保证可用性，Learner可以动态添加。
上面三个角色，任何一个参与者都可以扮演任意角色，但是在一轮共识过程中，只能担任一个角色（在共识形成后Learner才有作用）。
4.Leader
Paxos需要一个Proposer充当Leader来管理过程。但是可能有多个Proposer相信自己是Leader，协议保证只选择其中的一个，如果有多个Leader，就会出现冲突更新。
Quorums
Quorums表示法定人数，任何俩组法定人数，必须至少有一个Acceptor是重复的，n/2+1。
Phase1
P1a：Prepare
prepare过程由Proposer提出一个prepare message，格式是{n}，n表示这次议案的编号(n唯一，并且按照时间顺序全局递增)。
Proposer 把这个议案发给法定人数（一组Acceptors），如果Proposer不能和法定人数通讯，不能开始这个过程。
注意：prepare message 不能包含提案的值v
P1b：Promise
Acceptors一直在等待prepare message，如果Acceptors收到prepare message，必须检查prepare message里面的编号值 n。
1.如果编号值 n 大于以前收到的任意提案值，Acceptors必须响应promise消息，同样，也必须忽略往后收到编号小于n的消息，
以前 Accept 过提案，它给Proposer的响应中必须包含先前 Accept 的提案，形式可能是{m，v}(m为提案的编号，v是 Accept 的值)。
2.编号n小于等于以前收到过的提案编号，Acceptor可以忽略这个提案（假装没有收到），当然，一个更优的做法是响应一个拒绝信息，用于通知Proposer结束这次提案。
Phase2
P2a：Accept
如果Proposer 从法定人数中收到足够多的promise，它需要把值v放进提案。如果有任何一个Acceptors 先前 Accept 过提案，Acceptors 会把 Accept 的提案响应给 Proposer，
比如是 {m,v}。那么，Proposer必须（must语义）把 v 设置成收到 Promise 内最高提案的值，比如是 z。
如果所有法定人数 Acceptors 响应说先前没有收到过提案，Proposer 可以设置任意的值 x。
Proposer发送 Accept 消息给Acceptor，消息的格式为{n，v}（v是 Proposer 选择的值，n是先前 prepare 阶段的提案编号）。
所以，Acceptors收到的 Accept 消息要么是 { n，z}，要么是 { n，x }。
Accept消息应该理解成 " 请求 "，" 请接受这次提案"。
P2b：Accepted
法定人数 Acceptors 从Proposer那里收到 { n，v } 的 Accept 消息，当Acceptors 在 P1b 中没有承诺给任何编号大于n的提案时，Acceptors必须接受值 v。
Acceptors 一旦接受值 v，应该回复一个 Accepted 消息给Proposer 和各个 Learner。
要不然就是不接受值 v，此时它应该忽略这个请求。
注意：
Acceptor可以接受多个提案，在其他Proposer还不知道新决定的值，并且用一个更高的n做编号发起提案就会出现这个情况。在这种情况下，虽然Acceptors在以前已经接受了一个新值， 它仍然可以响应 promise 并且 accept 新值，这些Proposer可能会有不同的值，但是，Paxos协议保证Acceptors都会一致同意一个单一值（新值覆盖旧值）。
缺陷模型
在多个Proposer发出冲突的Prepare message或者Proposer没有收到法定人数响应（Promise和Accepted），在这些情形下，如果发起新的提案。必须使用一个更高的提案编号
没有任何失败情形下的Basic Paxos流程
在下图内，1 个Client，1个Proposer，3个Acceptors（法定人数是3），2个Learner，图中表示的是第一轮共识，并且中间没有任何错误发生。
Client Proposer Acceptor Learner
| | | | | | |
X-------->| | | | | | Request
| X--------->|->|->| | | Prepare(1)
| |<---------X--X--X | | Promise(1,{Va,Vb,Vc})
| X--------->|->|->| | | Accept!(1,V)
| |<---------X--X--X------>|->| Accepted(1,V)
|<---------------------------------X--X Response
| | | | | | |
在这里，V 是 {Va，Vb，Vc}中的最后一个
Acceptor失败时的Basic Paxos流程
下图表示有一个Acceptors失败了，但是剩余的Acceptors总数仍然占大多数（总共是3个Acceptor，挂了一个，还有俩个Acceptor），所以，Basic Paxos仍然会成功。
Client Proposer Acceptor Learner
| | | | | | |
X-------->| | | | | | Request
| X--------->|->|->| | | Prepare(1)
| | | | ! | | !! FAIL !!
| |<---------X--X | | Promise(1,{Va, Vb, null})
| X--------->|->| | | Accept!(1,V)
| |<---------X--X--------->|->| Accepted(1,V)
|<---------------------------------X--X Response
| | | | | |
冗余的Learner失败时的Basic Paxos的流程
下图表示有一个Learner失败，但是Basic Paxos仍然会成功
Client Proposer Acceptor Learner
| | | | | | |
X-------->| | | | | | Request
| X--------->|->|->| | | Prepare(1)
| |<---------X--X--X | | Promise(1,{Va,Vb,Vc})
| X--------->|->|->| | | Accept!(1,V)
| |<---------X--X--X------>|->| Accepted(1,V)
| | | | | | ! !! FAIL !!
|<---------------------------------X Response
| | | | | |
Proposer 失败时的Basic Paxos流程
在下面这个图中，Proposer在提出一个值的过程中失败了， 在Acceptor的Accepted返回之前，并且Proposer发送了一个Accept给了法定人数中的某一个Acceptor。
同时，出现了一个新的Leader（某个Proposer，图中没有画出来），注意图中画了俩轮共识，从上往下
Client Proposer Acceptor Learner
| | | | | | |
X----->| | | | | | Request
| X------------>|->|->| | | Prepare(1)
| |<------------X--X--X | | Promise(1,{Va, Vb, Vc})
| | | | | | |
| | | | | | | !! Leader fails during broadcast !!
| X------------>| | | | | Accept!(1,V)
| ! | | | | |
| | | | | | | !! NEW LEADER !!
| X--------->|->|->| | | Prepare(2)
| |<---------X--X--X | | Promise(2,{V, null, null}) -------响应Promise带上先前的Accept的提案，注意后俩个是null。
| X--------->|->|->| | | Accept!(2,V)
| |<---------X--X--X------>|->| Accepted(2,V)
|<---------------------------------X--X Response
| | | | | | |
多个Proposers冲突的Basic Paxos流程
多个Proposers都相信自己是leader的时候最复杂，比如，当前的leader挂了，待会又恢复了，但是其他的Proposers已经变成了新的leader。从错误中恢复的leader没有学习到最新情况，
准备开始一轮冲突的操作。如下图所示。有4轮的失败情形，这个情况可能会持续下去（图的最下方）
Client Leader Acceptor Learner
| | | | | | |
X----->| | | | | | Request
| X------------>|->|->| | | Prepare(1)
| |<------------X--X--X | | Promise(1,{null,null,null})
| ! | | | | | !! LEADER FAILS
| | | | | | | !! NEW LEADER (knows last number was 1)
| X--------->|->|->| | | Prepare(2)
| |<---------X--X--X | | Promise(2,{null,null,null})
| | | | | | | | !! OLD LEADER recovers
| | | | | | | | !! OLD LEADER tries 2, denied
| X------------>|->|->| | | Prepare(2)
| |<------------X--X--X | | Nack(2)
| | | | | | | | !! OLD LEADER tries 3
| X------------>|->|->| | | Prepare(3)
| |<------------X--X--X | | Promise(3,{null,null,null})
| | | | | | | | !! NEW LEADER proposes, denied
| | X--------->|->|->| | | Accept!(2,Va)
| | |<---------X--X--X | | Nack(3)
| | | | | | | | !! NEW LEADER tries 4
| | X--------->|->|->| | | Prepare(4)
| | |<---------X--X--X | | Promise(4,{null,null,null})
| | | | | | | | !! OLD LEADER proposes, denied
| X------------>|->|->| | | Accept!(3,Vb)
| |<------------X--X--X | | Nack(4)
| | | | | | | | ... and so on ...
注意：
上面图中的描述和 Accepted 处的描述有点不同，在 Accepted 中的描述是，Acceptors可以忽略这个Accept请求，但是，在上图中，Acceptors回复了一个Nack，并且带上了最新的提案编号，
最坏的情况下，这个冲突会持续冲突下去，谁也不能提交成功
标签：Learner,Accept,Proposer,Basic,提案,Acceptor,Paxos,Acceptors 来源： https://www.cnblogs.com/shuiyonglewodezzzzz/p/11643697.html