通俗易懂Paxos演算法（屁民）講解：
先說Paxos，它是一個基於訊息傳遞的一致性演算法，Leslie Lamport在1990年提出，近幾年被廣泛應用於分散式計算中，Google的Chubby，Apache的Zookeeper都是基於它的理論來實現的，Paxos還被認為是到目前為止唯一的分散式一致性演算法，其它的演算法都是Paxos的改進或簡化。有個問題要提一下，Paxos有一個前提：沒有拜占庭將軍問題。就是說Paxos只有在一個可信的計算環境中才能成立，這個環境是不會被入侵所破壞的。
關於Paxos的具體描述可以在Wiki中找到：zh.wikipedia.org/zh-cn/Paxos… Server的對應關係。
Paxos描述了這樣一個場景，有一個叫做Paxos的小島(Island)上面住了一批居民，島上面所有的事情由一些特殊的人決定，他們叫做議員(Senator)。議員的總數(Senator Count)是確定的，不能更改。島上每次環境事務的變更都需要通過一個提議(Proposal)，每個提議都有一個編號(PID)，這個編號是一直增長的，不能倒退。每個提議都需要超過半數((Senator Count)/2 +1)的議員同意才能生效。每個議員只會同意大於當前編號的提議，包括已生效的和未生效的。如果議員收到小於等於當前編號的提議，他會拒絕，並告知對方：你的提議已經有人提過了。這裡的當前編號是每個議員在自己記事本上面記錄的編號，他不斷更新這個編號。整個議會不能保證所有議員記事本上的編號總是相同的。現在議會有一個目標：保證所有的議員對於提議都能達成一致的看法。
好，現在議會開始運作，所有議員一開始記事本上面記錄的編號都是0。有一個議員發了一個提議：將電費設定為1元/度。他首先看了一下記事本，嗯，當前提議編號是0，那麼我的這個提議的編號就是1，於是他給所有議員發訊息：1號提議，設定電費1元/度。其他議員收到訊息以後查了一下記事本，哦，當前提議編號是0，這個提議可接受，於是他記錄下這個提議並回復：我接受你的1號提議，同時他在記事本上記錄：當前提議編號為1。發起提議的議員收到了超過半數的回覆，立即給所有人發通知：1號提議生效！收到的議員會修改他的記事本，將1好提議由記錄改成正式的法令，當有人問他電費為多少時，他會檢視法令並告訴對方：1元/度。
現在看衝突的解決：假設總共有三個議員S1-S3，S1和S2同時發起了一個提議:1號提議，設定電費。S1想設為1元/度, S2想設為2元/度。結果S3先收到了S1的提議，於是他做了和前面同樣的操作。緊接著他又收到了S2的提議，結果他一查記事本，咦，這個提議的編號小於等於我的當前編號1，於是他拒絕了這個提議：對不起，這個提議先前提過了。於是S2的提議被拒絕，S1正式釋出了提議: 1號提議生效。S2向S1或者S3打聽並更新了1號法令的內容，然後他可以選擇繼續發起2號提議。
好，我覺得Paxos的精華就這麼多內容。現在讓我們來對號入座，看看在ZK Server裡面Paxos是如何得以貫徹實施的。
ZK Server與ZK Server對映關係：
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小島(Island)——ZK Server Cluster
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議員(Senator)——ZK Server
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提議(Proposal)——ZNode Change(Create/Delete/SetData…)
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提議編號(PID)——Zxid(ZooKeeper Transaction Id)
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正式法令——所有ZNode及其資料
貌似關鍵的概念都能一一對應上，但是等一下，Paxos島上的議員應該是人人平等的吧，而ZK Server好像有一個Leader的概念。沒錯，其實Leader的概念也應該屬於Paxos範疇的。如果議員人人平等，在某種情況下會由於提議的衝突而產生一個“活鎖”（所謂活鎖我的理解是大家都沒有死，都在動，但是一直解決不了衝突問題）。Paxos的作者Lamport在他的文章”The Part-Time Parliament“中闡述了這個問題並給出瞭解決方案——在所有議員中設立一個總統，只有總統有權發出提議，如果議員有自己的提議，必須發給總統並由總統來提出。好，我們又多了一個角色：總統。
總統——ZK Server Leader
又一個問題產生了，總統怎麼選出來的？oh, my god! It’s a long story. 在淘寶核心系統團隊的Blog上面有一篇文章是介紹如何選出總統的，有興趣的可以去看看：rdc.taobao.com/blog/cs/?p=…
現在我們假設總統已經選好了，下面看看ZK Server是怎麼實施的。
情況一：
屁民甲(Client)到某個議員(ZK Server)那裡詢問(Get)某條法令的情況(ZNode的資料)，議員毫不猶豫的拿出他的記事本(local storage)，查閱法令並告訴他結果，同時宣告：我的資料不一定是最新的。你想要最新的資料？沒問題，等著，等我找總統Sync一下再告訴你。
情況二：
屁民乙(Client)到某個議員(ZK Server)那裡要求政府歸還欠他的一萬元錢，議員讓他在辦公室等著，自己將問題反映給了總統，總統詢問所有議員的意見，多數議員表示欠屁民的錢一定要還，於是總統發表宣告，從國庫中拿出一萬元還債，國庫總資產由100萬變成99萬。屁民乙拿到錢回去了(Client函式返回)。
情況三：
總統突然掛了，議員接二連三的發現聯絡不上總統，於是各自發表宣告，推選新的總統，總統大選期間政府停業，拒絕屁民的請求。
呵呵，到此為止吧，當然還有很多其他的情況，但這些情況總是能在Paxos的演算法中找到原型並加以解決。這也正是我們認為Paxos是Zookeeper的靈魂的原因。當然ZK Server還有很多屬於自己特性的東西：Session, Watcher，Version等等等等，需要我們花更多的時間去研究和學習。
轉載於文章《Zookeeper全解析——Paxos作為靈魂》 連結：www.douban.com/note/208430…