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【Java面试】Paxos和Raft协议的区别?

面试官:你简历上说了解Paxos和Raft协议,说一下你对这两个协议的了解?

我:Paxos算法和Raft算法都是用于实现分布式系统中的一致性的算法,确保不同节点之间的数据一致。

我:Paxos算法它的目标是使多个节点能够就某个值达成一致,即在分布式环境下达成共识。Paxos算法的过程比较复杂,包含多个阶段,如提议(Prepare)、学习(Accept)和提交(Commit)。它通过多轮的投票机制和消息传递来实现一致性。在Paxos中,节点可以充当提议者(Proposer)和接受者(Acceptor)的角色,节点之间通过相互通信来达成共识。

我:相对于Paxos来说,Raft算法的设计更加直观和易于理解。它将一致性问题划分为领导者选举、日志复制和安全性等几个模块。在Raft中,节点分为领导者(Leader)、跟随者(Follower)和候选者(Candidate)三种角色。领导者负责接收客户端请求,将请求转化为日志条目,并向其他节点发送日志复制请求。跟随者负责接收和复制领导者的日志,候选者则负责发起领导者选举。

面试官:你可以详细说一说Paxos算法是如何进行对某一个值达成一致的嘛?

我:
当使用Paxos算法对某个值达成一致时,它通过多轮的投票和消息传递来实现。

  • 提议阶段(Prepare Phase):
  1. 发起者(Proposer)选择一个提案号(Proposal Number),通常是一个包含自己标识和一个递增序号的元组(例如:(1, 42))。
  2. 发起者向多个接受者(Acceptors)发送Prepare请求,请求中包含提案号。
  3. 接受者收到Prepare请求后,如果收到的提案号比自己之前处理的提案号大,则接受者承诺不再接受小于该提案号的请求,并将之前接受的最大提案号和对应的提议值(如果存在)返回给发起者。
  • 承诺阶段(Promise Phase):
  1. 发起者收到多数接受者的承诺回复后,进入承诺阶段。
  2. 发起者在提案号中选择接受者回复中返回的最大提案号,并选择对应的提议值。
  3. 如果接受者的回复中存在提议值,则发起者根据提案号选择其中的最大提议值;否则,发起者可以自由选择一个提议值。
  4. 发起者给多数接受者发送Accept请求,请求中包含选择的提案号和提议值。
  • 接受阶段(Accept Phase):
  1. 接受者在收到Accept请求后,如果提案号大于或等于自己已经回复过的最大提案号,则接受该提案,将提案号和提议值存储,并向发起者发送接受回复(Accepted)。
  2. 发起者收到多数接受者的接受回复后,可以认为达成一致。
  3. 发起者向多数接受者发送Commit请求,请求中包含提案号和提议值。
  • 提交阶段(Commit Phase):
  1. 接受者在收到Commit请求后,确认该提案已被接受,并在自己的状态机中应用该提议值,达到一致的结果。
  2. 需要特别注意的是,Paxos算法的关键在于选举一个具有最大提案号的提案,并确保多数接受者接受该提案,以达成一致。算法的过程中存在大量消息的交互和竞争,需要确保正确性和健壮性。

Raft

Raft协议

Paxos

Paxos协议

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