37、分布式系统中的共识变体及相关算法解析

分布式系统中的共识变体及相关算法解析

1. 问题概述

在分布式系统中，共识问题是一个核心挑战，涉及到多个进程如何就某个值或决策达成一致。同时，广播机制（如总序广播、可靠广播等）也是分布式系统中信息传播的重要手段。以下将对一系列与共识和广播相关的问题及解决方案进行探讨。

2. 相关问题及分析

2.1 总序广播与尽力而为广播的结合

将总序广播的全序属性添加到尽力而为广播抽象中，在易发生故障的环境中意义不大。例如，一个进程 p 以尽力而为的方式广播多条消息后崩溃，一些正确的进程可能会按相同顺序传递所有消息，而另一些正确的进程可能不会传递任何消息。

2.2 “基于共识的总序广播”算法中的排序问题

• 决策前排序 ：如果在向共识提议消息集之前进行确定性排序，进程将达成一个消息序列的共识，而不是一个集合。但如果按决策顺序传递消息，算法仍能保证全序属性。
• 不进行确定性排序 ：如果共识中达成一致的消息在每个批次内都不进行确定性排序，全序属性将不成立。进程可能会以不同顺序传递同一批次内的消息，只能保证批次之间的全序，而不是单个消息的全序。
• 性能考虑 ：为避免使用确定性排序函数，可以每次在共识抽象中提议单个消息，但这会增加共识实例的数量。当消息生成缓慢时，算法最终会为每条消息使用一个共识实例；当消息生成快速时，每个实例处理多条消息更有益，因为这可以减少共识算法的调用次数。

2.3 总序广播与共识的相互转换