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• Already ¡developed ¡Fast ¡Paxos ¡(unpublished) ¡by ¡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 ¡) ¡ Consensus ¡on ¡Command ¡Sequence ¡ Consensus ¡on ¡Command ¡Structures ¡( ¡Cstruct ¡)

Generalized Generalized

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 ¡
• rder, ¡are ¡“consistent” ¡with ¡each ¡other. ¡( ¡Some ¡
• ut ¡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 ¡