基于对象的分布式协调服务研究与实现

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许多大规模的分布式系统都依赖于协调服务,分布式协调服务往往需要复制数据到不同的机器上来容错以满足活性需求,同时维护数据副本之间的一致性来保证安全性。在不可靠的分布式环境下,安全性和活性无法同时完全满足。Paxos和其它类似的一致性协议如Viewstamp Replicaiton(VR),ZAB,Raft是目前最好的可以用于维持数据副本之间一致性的算法。谷歌的基于Paxos协议实现的分布式协调服务系统Chubby和雅虎的基于ZAB协议实现Zookeeper在保证安全性的同时,也达到了非常高程度的活性。本文实现了一个完整的分布式协调服务系统Sabber,Sabber采用基于用户自定义对象的方式提供了容错的协调服务,利用基于Raft协议的复制状态机来维护对象状态在不同副本之间的一致性。客户端通过远程方法调用(RPC)访问复制状态机所维护的对象,Sabber向客户端提供了线性一致性语义。基于对象的接口相比于Zookeeper的基于文件系统的接口,避免了分割控制流和数据流,也使得用户可以更加容易,自然的实现自定义的协调服务。Sabber支持多种类型的方法调用,使得用户可以灵活的实现各类协调服务,同时客户端能够如同进入本地对象一样进入远程对象。本文提出了一些优化技术来使得Raft协议在实际的系统中更好的运转,包括支持多份日志文件,二分追赶策略等。本文也实现了作为一个完整的系统所需要一系列模块,包括动态配置更新,快照和日志回收,客户端交互。实验测试表明Sabber提供了安全性保证,在读写性能上与Zookeeper相接近,对于具体的协调服务例如分布式队列,分布式计数器,则比Zookeeper具有更高的吞吐量。
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