分布式数据库技术-基于选举的协议实现

2023-10-28 理论教育版权反馈

【摘要】：基于法定人数选举法可以作为一个副本控制方法，也可作为提交方法在网络分割时保证事务的原子性。事务提交前，必须获得提交法定选举人数Vc的通过。后两条规则说明选举的两条规则。在协调者从PRECOMMIT状态移到COMMIT状态和发送″global-commit″命令时，协调者必须获得提交选举人数参与者的同意，这是为了满足规则。图10.193PC协议在选举人方案中的状态转换基于选举人提交算法，有两点是很重要的。

许多研究人员建议将选举作为一种技术来管理并发数据的存取。基本思想是，如果大多数节点选择执行一个事务，则执行这个事务。这是多数选举的思想。

多数选举的思想现在已经推广到法定人数选举法。换言之，取代多数原则，可以将之改变为法定人数原则。例如，现实生活中，规定达到3人的法定人数就可以提交提案。这里的法定人数是3。基于法定人数选举法可以作为一个副本控制方法，也可作为提交方法在网络分割时保证事务的原子性。在非副本数据库中，这就涉及选举原则和提交协议的集成。

假设给系统中的每个节点指定一个选举（权）Vi，令总的选举权数为V，夭折和提交的法定人数分别为Va和Vc，且必须服从如下提交规则。

（1）Va+Vc≤V，其中0≤Va、Vc≤V。

（2）事务提交前，必须获得提交法定选举人数Vc的通过。

（3）事务夭折前，必须获得夭折法定选举人数Va的通过。

第一条规则保证一个事务不能同时既提交又夭折。后两条规则说明选举的两条规则。

将这三条规则进行修改后集成到3PC协议里。在协调者从PRECOMMIT状态移到COMMIT状态和发送″global-commit″命令时，协调者必须获得提交选举人数参与者的同意，这是为了满足规则。注意，规则无须显式实现，因为在WAIT或READY状态的事务已经准备夭折事务，所以夭折选举人数已经存在。

网络发生分割时，每个分割中的节点选择一个新协调者，这与3PC终止协议的故障处理类似。基本差别是，不能从WAIT或READY状态转换成ABORT状态。首先，一个或一个以上的协调者试图终止这个事务。我们不希望按照不同的方式终止，或者让事务的执行不保持一致性。因此，我们希望协调者能够显式获得夭折选举人的支持。其次，如果新选举的协调者出现故障，协调堵塞不知道达到了提交或夭折选举人数，这样，必须要求参与者做出显式决策是加入还是夭折选举人，而且从此不后悔。遗憾的是，READY（或WAIT）状态不满足这些需求。这样就在READY和ABORT状态间引入了另外一个状态，PREABORT。从PREABORT状态到ABORT状态的转换要求达到夭折的法定选举人数。

修改后，终止协议工作如下。一旦选出新协调者，新协调者请求所有参与者报告自己的本地状态。根据响应，按如下方式终止事务。

（1）至少有一个参与者处于COMMIT状态，协调者决定提交事务，发送″global-commit″消息给所有参与者。(www.chuimin.cn)

（2）至少有一个参与者处于ABORT状态，协调者决定夭折事务，发送″global-abort″消息给所有参与者。

（3）如果在PRECOMMIT状态，有选举权的参与者达到了提交选举人数，那么协调者决定提交该事务，向所有参与者发送″global-commit″消息。

（4）如果在PREABORT状态，有选举权的参与者达到了夭折选举人数，那么协调者决定夭折该事务，向所有参与者发送″global-abort″消息。

（5）如果第（3）种情况不成立，但是在PRECOMMIT和READY状态有选举权的参与者的选举人数达到了提交选举人数，那么协调者将参与者通过发送″prepare-to-commit″消息转入PRECOMMIT状态。协调者等待第（3）种情况成立。

（6）类似地，如果第（4）种情况不成立，但是在PREABORT和READY状态有选举权的参与者的选举人数达到了夭折选举人数，那么协调者将参与者通过发送″prepare-to-abort″消息转入PREABORT状态。协调者等待第（4）种情况成立。

3PC协议在选举人方案中的状态转换如图10.19所示。

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