8、拜占庭共享内存与分布式计算模拟

拜占庭共享内存与分布式计算模拟

拜占庭共享内存

在研究拜占庭故障对共享内存协议的影响时，需先定义合理模型。假设共享内存按进程划分，各进程只能写入自身内存位置，但可读取任意位置。若不设此限制，故障进程可能覆盖所有内存，使非平凡任务无法完成。具体而言，故障进程可随意写入自身内存，但不能写入非故障进程的内存。与崩溃故障情况类似，非故障进程可进行即时快照，即写入值后立即对任意内存区域进行原子快照。

尝试将崩溃故障模型中的共享内存 k - 集一致性和重心一致性协议应用到拜占庭环境时，会遇到障碍。在拜占庭模型中，进程只有在至少 t + 1 个不同进程写入某输入值时，才能“信任”该值。编写模仿消息传递协议的 getQuorum() 协议和 k - 集一致性协议相对容易。

然而，解决重心一致性问题存在困难。例如，有四个进程 P、Q、R 和 S，其中 S 是故障进程。P 输入值为 u，Q 输入值为 v。P 和 Q 分别将值写入共享内存，S 写入 u，P 进行快照，看到两个 u 和一个 v，于是接受 u 拒绝 v。之后，故障进程 S 将之前的 u 覆盖为 v，Q 进行快照，看到两个 v 和一个 u，接受 v 拒绝 u。尽管 P 和 Q 都接受了有效输入集，但这些集合之间不存在包含关系，即便它们是通过原子快照组装的。

解决重心一致性的简单方法是在读写模型中模拟消息传递模型。每个进程有一个数组，第 i 个位置保存其发送的第 i 条消息，若未发送则为 ⊥。当 P 要检查来自 Q 的消息时，从上次读取的位置开始遍历 Q 的数组，“接收”找到的每条消息，直到遇到空位置。

对于满足 n + 1 > (dim(I) + 2)t 的条件，一个严格无色任务 (I, O,