为什么学习CRAQ

  • Chain Replication(CR)，一种与Raft非常不一样的方法。
  • CRAQ能够从replica读取数据并且保持强一致性

什么是CR

  • write：
    1. client发送写请求给head server
    2. 请求按顺序沿着链下发
    3. 每个server用新数据覆盖旧数据
    4. 当tail server处理完成后回复给client
  • read：
    1. client发送读请求给tail server
    2. tail server回复给client（不涉及其他server）
  • 为了让tail回复，这条链的每个节点必须处理写请求，即整个路径上的节点都已经处理了写请求。
  • 如果head server fail，下一个节点可以代替head继续工作（tail server同理，不过是上一个节点）。如果head中途crash，但是数据还没有到tail server，所以就不会回复给client。
  • 如果中间的server fail，需要移除该节点，上一个节点重新发送请求给新的下一个节点。
  • 不能处理network partition或者spilt brain的情况，需要配合第三方组件configuration manager (cm)来判断哪些服务器或者还是挂掉了，当有问题的时候，cm会重新发出配置决定谁是head，谁是tail，怎么安排链等。cm一般会使用Raft或者Zookeeper。
  • 可能不止一条链，也许是replication group，以此来请求分流，这个都由cm去决定。
  • 每个节点不需要更新其他服务器是否处于在线情况，当下一个节点挂掉后，上一个节点会一直尝试和下一个节点通信，除非收到了新的配置。

为什么CR比Raft更有吸引力

  • client请求的接收和回复在CR中是在两个不同的server中处理，Raft需要leader都处理。
  • 在CR中head server只需要发送一次请求，Raft需要leader将请求发送给所有的follower。
  • 读取数据在CR中是由tail server完成，而在Raft中则是leader，会增加leader的负载。
  • 失败的情况比Raft更简单

可以让client读取CR中任一replica？

  • 当大量读取操作导致tail server负载很高的情况，此时中间的server可能还有很多闲置的性能。因此，如果中间节点也参与进处理读请求的话性能可能会更好。
  • paper中提出一种解决方案：
    1
    2
    3
    Chain1: S1 S2 S3
    Chain2: S2 S3 S1
    Chain3: S3 S1 S2
    这不一定有效，如果请求没有均匀分配的话
  • 这也会导致强一致性失效，可能会读到未提交的值，或者是从一个replica读到旧值，从另外一个replica读到新值。

如何让CRAQ支持强一致性读取任一replica

  • 每个replica存储每一个object的version list：clean version和最近写入的dirty version
  • write：
    • client向head server发送写请求
    • 写请求在链传递的时候中间每个replica创建新的dirty version
    • tail server则创建clean version，沿着链返回ack，将dirty version转变为clean version
  • read from replica：
    • 如果最新版本是clean version，则返回给client
    • 如果最新是dirty version，不能返回recent clean version，因为client可能从别的replica获得了部分新的数据；也不能直接返回dirty version，因为这个可能是未committed的
    • 只需要向tail server查询最新的版本即可（version query）

为什么CRAQ支持强一致性读取replica，而Raft/Zookpeer不能

  • CRAQ的结构是一条链，所以对于所有的节点：
    • 在写入commit之前，所有节点都知道了这个写入
    • 能够知道何时查询tail server以得到最新的数据
  • Raft/Zookpeer的leader机制是以majority进行的，所以follower不能何时错过了一个committed write

这是否意味CR比Raft &c更强大

不是

  • 所有的CRAQ replica都处理了请求后才能提交数据，Raft只需要majority
  • 如果一个节点变得很慢的话，会影响这个链的性能，Raft则没有这些影响。
  • 不能像Raft或者Zookeeper那样立即可以fault-tolerant