Generalized Consensus and Paxos Lamport, Leslie 2005 - PowerPoint PPT Presentation

Generalized ¡Consensus ¡and ¡ Paxos Lamport, ¡Leslie ¡ 2005 ¡

Problem ¡addressed • Already ¡developed ¡Fast ¡Paxos ¡(unpublished) ¡by ¡ himself. ¡ ¡ – Only ¡2 ¡message ¡delay ¡(opEmal) ¡for ¡learning ¡in ¡fast ¡ cases. ¡ • Problem ¡of ¡Fast ¡Paxos: ¡ ¡ – One ¡more ¡message ¡delay ¡for ¡collision ¡and ¡possibly ¡ few ¡more ¡rounds. ¡ • Try ¡to ¡improve ¡Fast ¡Paxos ¡by ¡generalizaEon ¡when ¡ colliding ¡messages ¡commute. ¡

Comparison ¡with ¡Required ¡Paper • Similar: ¡ – Both ¡have ¡fast ¡shorter ¡commit ¡path ¡and ¡collision ¡handling. ¡ – Based ¡on ¡Paxos. ¡ – Both ¡try ¡to ¡solve ¡concurrent ¡non-­‑conflict ¡faster. ¡ • Difference: ¡ – Required: ¡ • 3 ¡message ¡delay ¡ • BeSer ¡with ¡wide-­‑area ¡ ¡ – Supplemental ¡Paper: ¡ • 2 ¡message ¡delay ¡ • Possibly ¡more ¡round ¡trips ¡with ¡conflicEng ¡concurrent ¡request ¡ • BoSleneck ¡for ¡need ¡for ¡stable ¡leader. ¡

Terms, ¡Meanings ¡and ¡Bounds • Roles: ¡ – Leader, ¡Acceptor ¡(witness), ¡Learner, ¡proposer. ¡ • Quorum: ¡ – A ¡set ¡of ¡acceptors ¡that ¡is ¡large ¡enough ¡to ¡ensure ¡ Liveness. ¡ • Fast ¡Quorum: ¡ – A ¡quorum ¡that ¡can ¡make ¡decision ¡without ¡leader, ¡ achieving ¡2 ¡message ¡delay. ¡ ¡

Terms, ¡Meanings ¡and ¡Bounds • Bounds: ¡ – Any ¡two ¡quorums ¡have ¡non-­‑empty ¡intersecEon ¡ • N ¡> ¡2f, ¡because ¡N-­‑f ¡is ¡a ¡quorum. ¡ – Learning ¡is ¡impossible ¡in ¡fewer ¡than ¡2 ¡message ¡ delays ¡ – If ¡Q1 ¡and ¡Q2 ¡are ¡fast ¡quorums ¡and ¡Q ¡is ¡a ¡quorum, ¡ then ¡Q1 ¡∩Q2 ¡∩Q ¡is ¡non-­‑empty. ¡ • Fast ¡quorums ¡are ¡larger ¡in ¡size ¡ – It ¡is ¡impossible ¡to ¡always ¡enjoy ¡2 ¡message ¡delays. ¡

Fast ¡Quorum • Fast ¡Quorum ¡2 ¡Message ¡delay: ¡

Fast ¡Quorum, ¡Collision ¡Case

Generalized ¡Consensus Consensus ¡on ¡values ¡learned ¡by ¡learners ¡ ( ¡TradiEonally ¡) ¡ Generalized Consensus ¡on ¡Command ¡Sequence ¡ Generalized Consensus ¡on ¡Command ¡Structures ¡( ¡Cstruct ¡)

Command-­‑Structure ¡(Cstruct) ¡Set • Cstruct ¡set: ¡ – A ¡set ¡that ¡saEsfy ¡if ¡v ¡is ¡in ¡this ¡set, ¡C ¡is ¡a ¡command, ¡ then ¡v ¡* ¡C ¡is ¡also ¡in ¡this ¡set. ¡ – ⊥ ¡is ¡in ¡this ¡set ¡and ¡it ¡means ¡“null” ¡ – σ ¡ and ¡ τ ¡are ¡two ¡different ¡command ¡sequence, ¡while ¡ ⊥ * ¡ σ ¡can ¡equal ¡ ⊥ * ¡ τ ¡ ¡ • Determine ¡if ¡two ¡sequences, ¡though ¡in ¡different ¡ order, ¡are ¡“consistent” ¡with ¡each ¡other. ¡( ¡Some ¡ out ¡of ¡order ¡commands ¡could ¡commute ¡) ¡

Generalized ¡Paxos • Colliding, ¡No ¡Conflict:

Take ¡Away • Making ¡use ¡of ¡CommutaEve ¡property ¡ improves ¡performance. ¡ • TradiEonal ¡Consensus ¡could ¡be ¡generalized ¡to ¡ Cstruct ¡ • LimitaEons ¡of ¡Paxos: ¡ – N ¡> ¡2f ¡ – Delay ¡>= ¡2 ¡messages ¡delay ¡ – Fast ¡Quorums ¡are ¡larger ¡in ¡size ¡ – It ¡is ¡impossible ¡to ¡always ¡enjoy ¡2 ¡message ¡delays ¡