21、分布式系统中的寄存器算法解析

分布式系统中的寄存器算法解析

在分布式系统中，寄存器的实现和操作是一个关键的研究领域。本文将深入探讨 (N, N) 原子寄存器和 (1, N) 日志化常规寄存器的相关算法，包括其原理、性能和正确性分析。

1. (N, N) 原子寄存器分析

1.1 操作顺序分析

• 双写操作 ：当两个操作都是写操作时，执行操作 o2 的进程 p2 会访问并增加其变量 ts。由于操作 o1 的写入者 p1 已收到 p2 的 ACK 消息，p2 的 ts 值至少与 o1 关联的时间戳一样大。因此，这两个操作在线性化中按正确顺序出现。
• 一读一写操作 ：
  • 若 o1 是读操作，o2 是写操作，写操作的算法会读取并增加其 ts 变量，这意味着 o1 在线性化中先于 o2 发生。
  • 若 o1 是写操作，o2 是读操作，o2 的算法会返回与变量 ts 中时间戳相关联的变量 val 的值。根据进程更新变量和写操作的顺序，ts 包含的时间戳至少与 o1 写入的时间戳一样大，这意味着 o2 在线性化中出现在 o1 之后。
• 双读操作 ：假设 o1 返回与时间戳/排名对 (ts1, r1) 关联的值 v1，o2 返回与不同时间戳/排名对 (ts2, r2) 关联的值。由于 o2 在实际执行中在 o1 之后发生，o1 中的读取者收到了所有未检测到故障的进程（包括执行 o2 的进程）的确认。执行 o2 的进程可能只会增加其 ts 变量，因此 ts2 ≥ ts1。