基于paxos协议的副本一致性研究

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1、分类号学号M201172453学校代码10487密级硕士学位论文基于Paxos协议的副本一致性研究学位申请人：刘斌学科专业：计算机系统结构指导教师：谭支鹏副教授答辩日期：2014.01.21万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringResearchesofConsistencyforReplicasBasedonPaxosProtocolCandidate:LiuBinMajor:ComputerArchitectureSupervisor:Ass

2、ociateProf.TanZhipengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保

3、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着计算机技术的发展以及互联网的普及，信息存储的要求也变得越来越高。数据已成为互联网公司的命脉，单机存储早已不能满足存储需求，出现了分布式存储。为了提高分布式系统的可靠性和性能，提出了副本技术。当一个副本节点出现故障时，可

4、通过启用其它副本节点确保系统的可靠运行；同时，在系统负载比较大的情况下，可通过读取同一数据的不同副本，缓解系统压力，从而提高系统性能。副本的引入，也带来了副本管理和一致性控制等难题。目前大部分实现强一致性的副本存储系统，均不能有效地容忍节点宕机。课题研究如何通过Paxos协议实现存储系统多副本的强一致性，并且保证在一半以内副本节点失效情况下系统仍能正常提供服务，宕机后的节点通过磁盘日志恢复后可以再次加入系统，各副本间的数据内容以及顺序均保持完全一致；解决了Paxos协议理论上忽略的细节，包括如何检测失效、如何选主、宕机如何恢复、消息流量控制和不一致节点间如何数据同步等；同时研究工程实现上的优

5、化措施，包括并行发送实例、减少消息流量和打包机制等，在满足一致性和分区容错性的前提下，尽量提高系统性能。实验测试表明，Paxos协议是分布式环境中提供高可靠服务的可行性较强的副本协议方案，能够提供很好的一致性和分区容错性，并且在适当的优化措施下能达到较高的性能。关键词：副本，强一致性，Paxos，高可靠性I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcomputerscienceandpopularizingofinternet,peoplehavemorestrictrequirementsondatastorage.Datahasbecomet

6、hemostpreciousresourceformanycompanies.Asstand-alonestoragecannevermeetthedemands,thereemergesdistributedstorage.Inordertoimprovethereliabilityandperformanceofdistributedsystems,replicatechniqueisproposedtoback-updata.Faulttoleranceisimplementedbyenablingotherreplicaswhenonenodefails.Heavyloadcanbe

7、relievedbyreadingfromdifferentreplicas,whichalsoimprovestheperformance.However,managingreplicasandcontrollingtheconsistencybetweenthemaretoughwork.Mostsystemswhichprovidestrongconsistencyevencan’ttolerateon