15、分布式系统中的 k - 一致性问题探究

分布式系统中的 k - 一致性问题探究

1. 引言

在分布式系统中，一致性问题是一个核心的研究领域。此前已经探讨过协调攻击问题和普通一致性问题，本文将聚焦于另外三个一致性问题，其中重点是 k - 一致性问题。k - 一致性问题是普通一致性问题的自然扩展，它允许进程的决策值限制在 k 个不同的值范围内，而不是要求所有进程达成完全相同的值。

2. k - 一致性问题概述

• 问题定义 ：在一个由 n 个进程组成的网络中，假设网络是一个 n 节点的连通无向图，每个进程都知道整个图的结构。每个进程从固定集合 V 中获取一个输入，并最终要从集合 V 中输出一个决策值。最多允许 f 个进程发生停止故障。该问题需要满足以下三个条件：
  • 一致性 ：存在 V 的一个子集 W，|W| = k，所有决策值都在 W 中。
  • 有效性 ：任何进程的决策值都是某个进程的初始值。
  • 终止性 ：所有非故障进程最终都会做出决策。
• 实际应用场景 ：以通信网络中的共享资源分配为例，如广播频率的分配。多个进程可能需要就少量的频率达成一致，以用于大量数据（如录像带）的广播。由于是广播通信，多个进程可以使用相同的频率接收数据。为了最小化总通信负载，希望使用的频率数量 k 尽可能小。

3. FloodMin 算法