带你一步步走入Paxos的世界 -- 序列1

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说起Paxos，很多人都知道，并且大家对它的看法基本都是“晦涩难懂”。除了Lamport那2篇鼎鼎大名的原生paper，网上文章也很多。但看来看去，总觉得“云山雾罩”，也不知道为什么要这么做，以及它到底能解决什么问题。

我觉得究其原因，一方面是很多Paxos的资料，都是在通过形式化的证明，去论证这个算法的正确性，自然艰深晦涩；另一方面，基于Paxos的成熟的工程实践也不多，大家讨论来讨论去，都不能落实到实践层面。

而本人也是经历了这样一个“迷茫”的过程，最终才一点点理解Paxos到底是什么。

一个基本的并发问题

先看一个最最基本的并发问题：假设我有一个KV存储集群，3个客户端，并发的向这个集群发送3个请求。请问，最后我去get(x)的时候，x应该等于几？

答案是：x = 1，或者 x = 3, 或者 x = 5 都是对的！ 但 x = 4 ，就是错的！

因为从客户端角度来看，3个请求是并发的，但3个请求到达服务器的顺序是不确定的，所以最终3个结果都有可能。

这里有一个很关键的点：把上面的答案换一种说法，即如果最终集群的结果是x = 1。那么当client1发送x = 1的时候，服务器返回x = 1；当client2发送x = 5的时候，返回x=1；当client3发送x=7的时候，返回x=1。相当于client1的请求被接受了，client2/client3的请求被拒绝了！！ 如果集群最终结果是x=3，或者x=5，是同样的道理！！

而这正是Paxos协议的一个特点。现在讲这个还是晦涩，后面我们再来提这个问题。

啥叫“时序”

把上面的问题进一步细化：假设这个KV集群，有3台机器，3台机器之间互相通信，把自己的值传播给其他机器，3个客户端分别向3台机器发送3个请求。

假设每个机器都把自己收到的请求，按日志存下来(包括从客户端来的请求和从其他node来的请求）。那请问：当这3个请求执行完之后，3台机器上面的日志，分别应该是什么顺序？

下面是正确的结果：不管顺序如何，只要3个机器上面的日志顺序是一样的，那结果就是正确的。比如第1种情况，3个机器上面，存储的日志顺序都是x=1/x=3/x=5，那么最终集群里面，x的值肯定等于5。其他情况类似。

很显然，总共有3的全排列，共6种情况。

而下面的情况就是错误的：机器1上面日志顺序是1，3，5，因此最终的值就是x=5；机器2是3，5，1，最终值是x=1；机器3是1,5,3，最终值是x=3。 3台机器上面关于x的值不一致。

通过这个简单的例子，我们就能对“时序”有一个直观的了解：虽然3个客户端是并发的，没有先后顺序，但到了服务器的集群里面，必须得保证3个机器上面，日志顺序是一样的，这就是所谓的“分布式一致性”。

Paxos解决什么问题

在上面的例子中，node1收到了x=1之后，复制给node2/node3；
node2收到x=3之后，复制给node1/node3;
node3收到x=5之后，复制给node1/node2。

客户端是并发的，3个node之间的复制也是并发的，那如何保证3个node最终的日志顺序是一样的呢？也就是上面说的那6种正确情况中的1种。

比如node1先收到客户端的x=1，之后收到node3的x=5，最后收到node2的x=3；
node2先收到客户端的x=3，之后收到node1的x=1，最后收到node3的x=5；
。。。

如何保证3个node上面存储的日志顺序一样呢？？？

而这正是Paxos要解决的问题！在接下来的序列中，我们将一步步讨论Paxos是如何解决这问题的！

最后

不同于很多Paxos的文章，本文并没有讲Paxos是什么，而是介绍了我们可以通俗理解的、一个并发问题的场景。如果你明白了这个场景，接下来在看Paxos，就会简单很多了。