Zookeeper之Zab协议介绍（四）

A.     核心特性

ZooKeeper要求以下特性来维护所有进程的一致性：

完整性：如果某进程采用了<v,z>的状态变化，那么一定存在一个进程P_i∈П，P_i已经广播过了<v, z>的状态变化

全序性（totalorder）：如果某进程在采用<v, z>之前先采用了<v’,z’>，那么任何其他进程在采用<v’, z’>时，<v, z>必须已被采用

 

这两个特性保证了任何事物不会被自发创建（created spontaneously）或被破坏，并且进程在处理事务时，必须按照一致的次序采用。然后，全序性的特性，还是可以允许两个进程以不同的事务序列进行采用。为了避免不希望的处理发生，我们进一步要求以下特性：

一致性（agreement）：如果进程P_i正在采用<v, z>，另一个进程P_j正在采用<v’, z’>，那么P_i已采用了<v’, z’>或者P_j已采用了<v, z>。

 

需要注意的是，一致性的表述，是和先前的论文是不同的。在先前的论文里，一致性已经被表述成针对原子广播的一个活性（liveness）特性，是一种抽象。而这里，我们把一致性描述成一个安全特性，它保证两个进程的状态不会存在分歧。我们在第四和第五章讨论活性（liveness）。

 

以上三个安全特性保证所有进程的一致性。然而，我们还需要满足一个特性，从而使得来自一个主进程同时处理多个状态变化。由于每个状态变化都是基于前一个状态。如果之前的状态变化被忽略了，那依赖于它的状态变化也必须忽略。我们把这个特性叫做主次序（primary order）。我们把它分成两个部分：

 

本地主次序（Local primaryorder）：

如果主进程早于<v’, z’>广播了<v, z>，那么一个进程，如果它采用<v’,z’>，那么它必须早于<v’, z’>已采用了<v, z>。

 

全局主次序（Global primaryorder）：

设状态变化<v, z>和<v’, z’>如下：

• 主进程ρ_i广播了<v, z>
• 主进程ρ_i，ρ_i < ρ_i，广播了<v’, z’>

如果进程P_i∈П，它采用了<v, z>和<v’, z’>，那么P_i必须先于<v’, z’>采用了<v, z>。

 

请注意，本地主次序对应于单个主进程的FIFO次序，而全局主次序是为了避免下图出现的情况：

 

最后，主进程必须得保证，所产生的状态更新必须是一致的。因此，主进程只有采用了之前的所有事务，才可以进行下一轮的状态更新广播。这个行为是由下面的特性来保障的：

主完整性（primary integrity）：

如果主进程ρ_e广播<v,z>，有某进程采用<v’, z’>，而<v’,z’>是由另一个主进程ρ_e’广播的，且e’< e，那么ρ_e必定先采用了<v’,z’>，然后才广播<v,z>。