Birman-Schiper-Stephenson协议


Birman-Schiper-Stephenson (BSS) 协议是一种分布式计算协议,它允许一组计算机在可能发生故障的情况下保持一致的共享状态。它最早由 Michael Birman、Roger Schiper 和 Tom Stephenson 于 1985 年在一篇论文中描述。

在 BSS 协议中,组中的每台计算机都被分配一个唯一的标识符,并充当共享状态的“副本”。副本通过一系列消息传递操作相互通信,以保持共享状态的一致性。该协议基于一个在副本之间传递的“令牌”,它作为共享状态当前状态的标记。

BSS 协议被认为是一种“部分同步”协议,这意味着消息传递的时间是有界的,但界限可以任意大。这意味着该协议可以容忍消息传递中的任意延迟,但无法处理消息永久丢失的情况。

BSS 协议是许多用例的实用且有效的解决方案,例如复制状态机、分布式文件系统、复制数据库,甚至区块链协议。

如果您想了解有关该协议及其属性的更多详细信息,我建议您阅读原始论文或其他解释该协议及其实现的资源。

特性

以下是 Birman-Schiper-Stephenson (BSS) 协议的一些关键特性:

  • 容错性 − BSS 协议旨在容忍组中一个或多个副本的故障。当副本发生故障时,其余副本可以继续保持共享状态的一致性。

  • 复制 − 组中的每个副本都维护共享状态的副本,允许在其中一个副本发生故障的情况下存在多个副本。

  • 基于令牌 − 该协议使用一个在副本之间传递的“令牌”,它作为共享状态当前状态的标记。令牌用于确保副本之间的一致性。

  • 部分同步 − BSS 协议被认为是“部分同步的”,这意味着消息传递的时间是有界的,但界限可以任意大。

  • 非阻塞 − BSS 协议提供非阻塞的消息传递操作,这意味着即使某些副本的状态不一致,它也不会阻塞其他副本的操作。

  • 一致性保证 − 该协议旨在确保共享状态始终在所有副本之间保持一致,这意味着只要所有副本都能正常工作,所有副本都将始终拥有共享状态的相同视图。

  • 简单的消息传递 − 该协议基于简单的消息传递,这使其易于实现。

  • 高效 − BSS 协议在通信和计算复杂性方面相对高效。

值得注意的是,所有分布式系统都有权衡,BSS 协议也有一些缺点,例如部分同步,这可能不适用于某些用例。

关键点

以下是关于 Birman-Schiper-Stephenson (BSS) 协议的一些关键点:

  • BSS 协议是一种分布式计算协议,它允许一组计算机在可能发生故障的情况下保持一致的共享状态。

  • 它基于一个在副本之间传递的“令牌”,它作为共享状态当前状态的标记。

  • 该协议旨在容忍组中一个或多个副本的故障。

  • 组中的每个副本都维护共享状态的副本,允许在其中一个副本发生故障的情况下存在多个副本。

  • BSS 协议被认为是“部分同步的”,这意味着消息传递的时间是有界的,但界限可以任意大。

  • 该协议提供非阻塞的消息传递操作,这意味着即使某些副本的状态不一致,它也不会阻塞其他副本的操作。

  • 该协议旨在确保共享状态始终在所有副本之间保持一致,只要所有副本都能正常工作。

  • BSS 协议在通信和计算复杂性方面相对高效。

  • BSS 协议可用于多种分布式系统,例如复制状态机、分布式文件系统、复制数据库,甚至区块链协议。

示例

Birman-Schiper-Stephenson (BSS) 协议已用于各种分布式系统,包括:

  • 复制状态机 − BSS 协议可用于实现复制状态机,其中状态机的多个副本在组的多个副本之间维护。每个副本都可以处理请求并更新其状态机的本地副本,然后使用 BSS 协议来确保所有副本对状态机具有相同的视图。

  • 分布式文件系统 − BSS 协议可用于实现分布式文件系统,其中文件的多个副本在组的多个副本之间维护。每个副本都可以处理读取和写入文件的请求,然后使用 BSS 协议来确保所有副本对文件具有相同的视图。

  • 复制数据库 − BSS 协议可用于实现复制数据库,其中数据库的多个副本在组的多个副本之间维护。每个副本都可以处理读取和写入数据的请求,然后使用 BSS 协议来确保所有副本对数据具有相同的视图。

  • 区块链 − BSS 协议用于在区块链技术中实现共识机制,其中多个节点(可以作为副本)需要就分类账的状态达成一致。

  • 分布式共识算法 − BSS 协议用作分布式系统中的共识算法,因为它确保所有副本之间共享状态的一致性,并且在发生故障的情况下,它可以通过删除故障节点来继续正常运行。

值得注意的是,这不是一个详尽的列表,BSS 协议也可以用于其他分布式系统。

更新于:2023年2月8日

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