19、(1, N) 原子寄存器算法解析

(1, N) 原子寄存器算法解析

1. 引言

在分布式系统中，原子寄存器是一种重要的抽象，它能确保并发操作的一致性和顺序性。本文将介绍几种实现 (1, N) 原子寄存器抽象的算法，包括从规则寄存器转换到原子寄存器的方法，以及在不同系统模型下的直接实现算法。

2. 规则寄存器算法的原子性问题

考虑如下场景：

write(x)
write(y)
read()
read()
read()
y
x
x
p
q
r
s
t
ts = 1
ts = 1
ts = 1
ts = 1
ts = 1
ts = 2
ts = 2

在 “多数投票” 规则寄存器算法中，可能会出现原子性违反的情况。例如，进程 q 在第二次读取时收到了来自进程 p、q 和 s 的回复，且回复中已经包含了 p 第二次写入的时间戳 2；而进程 r 访问的进程 r、s 和 t 尚未收到来自 p 的带有时间戳 2 的 WRITE 消息。

3. 从 (1, N) 规则寄存器到 (1, N) 原子寄存器的转换

为了实现 (1, N) 原子寄存器抽象，我们可以分两步进行转换：从 (1, N) 规则寄存器到 (1, 1) 原子寄存器，再从 (1, 1) 原子寄存器到 (1, N) 原子寄存器。

3.1 从 (1, N) 规则寄存器到 (1, 1) 原子寄存器

算法 4.3 实现了这一转换，其核心思想是使用一个 (1, N) 规则寄存器，并为写入的值添加时间戳。