Add: linearizable

Author: drmingdrmer

_data/refs.yml

@@ -42,6 +42,8 @@ universal:
   - "post-paxoskv": https://blog.openacid.com/algo/paxoskv/ "200行代码实现基于paxos的kv存储"
   - "post-quorum": https://blog.openacid.com/algo/quorum/ "多数派读写的少数派实现"
   - "post-raft-bug": https://blog.openacid.com/algo/raft-bug/ "TiDB 在 Raft 成员变更上踩的坑"
+  - "post-mmp3": https://blog.openacid.com/algo/mmp3/ "Multi-Master-Paxos 3"
+  - "post-apaxos": https://blog.openacid.com/algo/abstract-paxos/ "Abstract-Paxos 统一 Paxos 和 Raft"
 
 
 zhihu:

_posts/2024-04-02-linearizable.md

@@ -0,0 +1,77 @@
+---
+title:      "分布式系统中的Linearizable事务:时间、通信与一致性"
+authors:
+    - xp
+categories:
+    - algo
+tags:
+    - distributed
+    - 分布式
+
+refs:
+    - x: y
+
+disabled_article:
+    image: /post-res/linearizable/linearizable-banner-big.png
+
+mathjax: false
+toc: true
+toc_label: 本文目录
+toc_sticky: true
+excerpt: "分布式系统中,Linearizable事务的实现需要解决事务间先后顺序的判断问题,本文深入探讨了这一难题,分析了其中的时间一致性挑战,并提出了几种解决方案和设计思路。"
+---
+
+![](/post-res/linearizable/ed2084df235602ac-linearizable-banner-47x20.jpg)
+
+**Linearizable 事务的定义**: 对一个分布式系统S, 如果 txn2 在 txn1 commit之后发起, 那么 txn2 一定能看到 txn1 提交的数据.
+
+那么, **怎么知道 txn2 是不是在 txn1 之后呢**?
+
+例如可以这么做: 在 txn1 commit后看一眼表得到时间 t1 , 在 txn2 开始前看一眼表得到时间 t2 , 如果 `t2 > t1` , 那么就说 txn2 是在 txn1 之后.
+
+那么, **怎么保证他俩看的这两块表的时间一致呢**?
+
+相对论告诉我们对不同的观察者, `t2 > t1` 和 `t1 > t2` 可能在不同的参考系里分别被观察到.
+因此看2块表决定先后的方法, 理论上在我们这个宇宙中就是无法实现的.
+
+![](/post-res/linearizable/22d5429bc09f05e3-linearizable-relativity.excalidraw.png)
+
+因此, **要确定先后, txn1 和 txn2 就必须看同一块表**.
+
+也就是说, **txn1 和 txn2 必须有一次通讯**(直接通讯, 或通过第三方, 即同一块表), 才能确认彼此先后.
+
+也就是说, 要真正达成 Linearizable, txn1 commit 后必须有个 **写表** 的操作记录自己
+commit 的 **时刻**, txn2 开始前必须有个 **读表** 的操作, 才能正确区分先后,
+从而达成 Linearizable. 有些分布式系统本身就可以做表(虚拟时间), 例如 Paxos 的 `ballot` 就是表,
+Raft 的 `(term, log_index)` 也是表.
+
+当然, 你可以说我不用看表, 我的代码写的就是完成 txn1 后, 才发起的 txn2;
+在这个情况下, 实际上是 **让 txn1 和 txn2 直接通讯了**, 这个情况下要达成
+Linearizable, 应该直接把 t1 当做 txn2 的一部分提交到系统S, 告诉系统S, txn2 要在
+t1 前 commit 的事务都执行完之后再执行.
+
+即:
+
+-   如果一个线程内的2个 txn, 那么这个线程应该负责保证自己需要的 Linearizable;
+-   2个线程中的2个 txn:
+    -   如果彼此不知道对方, 则不需要保证 Linearizable;
+    -   如果 txn2 知道 txn1 , 那么说明他们通过某种途径进行了通讯,
+        那么应该由这个通讯的路径(可能是通过某表)来保证 Linearizable. 而不是把麻烦不分职责的丢给系统S让它做表.
+
+各种解决分布式 Linearizable 的文章讨论的, 就是在解决怎么把 t1 告诉 txn2 的问题:
+或者让系统S本身做表, 或者找一个第三方发号器做表.
+
+有不少的 Linearizable  看起来是在绑起双手解决问题, 例如 Raft 中
+Linearizable-read 的实现, 是让系统S自己做表的例子: txn2 做 read 时,
+要等待系统中所有 log 都 apply 才进行 read, 不论这些 log 是否跟这个 read 操作相关.
+
+在我看来, 更好的设计应该是, Raft 给每个 write 操作返回它的 log 的对应 id, 后面的
+read 操作如果依赖之前某个 write 的结果, 那么就把这个 log id
+交给 Raft 使之知道至少 apply 到哪个 log 为止才能被 read.
+
+log id 在 Raft 系统中就是这个表的时间.
+
+
+
+Reference:
+

_src/build.sh

@@ -0,0 +1,19 @@
+#!/bin/sh
+
+path="$1"
+
+base="$(git rev-parse --show-toplevel)"
+echo "git root: ($base)"
+
+
+fn="${path##*/}"
+echo "article: $path"
+
+md2zhihu \
+    --platform   zhihu \
+    --refs       "$base/_data/refs.yml" \
+    --jekyll     \
+    --output-dir "$base/post-res" \
+    --md-output  "$base/_posts/$fn" \
+    --rewrite    "^../post-res/" "/post-res/" \
+    $path

_src/linearizable/2024-04-02-linearizable.md

@@ -0,0 +1,77 @@
+---
+title:      "分布式系统中的Linearizable事务:时间、通信与一致性"
+authors:
+    - xp
+categories:
+    - algo
+tags:
+    - distributed
+    - 分布式
+
+refs:
+    - x: y
+
+disabled_article:
+    image: /post-res/linearizable/linearizable-banner-big.png
+
+mathjax: false
+toc: true
+toc_label: 本文目录
+toc_sticky: true
+excerpt: "分布式系统中,Linearizable事务的实现需要解决事务间先后顺序的判断问题,本文深入探讨了这一难题,分析了其中的时间一致性挑战,并提出了几种解决方案和设计思路。"
+---
+
+![](./linearizable-banner-47x20.jpg)
+
+**Linearizable 事务的定义**: 对一个分布式系统S, 如果 txn2 在 txn1 commit之后发起, 那么 txn2 一定能看到 txn1 提交的数据.
+
+那么, **怎么知道 txn2 是不是在 txn1 之后呢**?
+
+例如可以这么做: 在 txn1 commit后看一眼表得到时间 t1 , 在 txn2 开始前看一眼表得到时间 t2 , 如果 `t2 > t1` , 那么就说 txn2 是在 txn1 之后.
+
+那么, **怎么保证他俩看的这两块表的时间一致呢**?
+
+相对论告诉我们对不同的观察者, `t2 > t1` 和 `t1 > t2` 可能在不同的参考系里分别被观察到.
+因此看2块表决定先后的方法, 理论上在我们这个宇宙中就是无法实现的.
+
+
+如下图, R₁ 惯性系相对 R₀ 惯性系以 v = sinθ 运动时, R₀ 中的 t=1 时刻在 R₁
+看来发生在时刻 1 之后, 反之一样; 其中距离单位为1光秒, 所以以光速 C
+运动的参考系是直线 x=t; 某个 R₁ 中的 t=1 的点在 R₀ 中的 t²-x²=1 的双曲线上:
+
+
+![](./linearizable-relativity.excalidraw.png)
+
+因此, **要确定先后, txn1 和 txn2 就必须看同一块表**.
+
+也就是说, **txn1 和 txn2 必须有一次通讯**(直接通讯, 或通过第三方, 即同一块表), 才能确认彼此先后.
+
+也就是说, 要真正达成 Linearizable, txn1 commit 后必须有个 **写表** 的操作记录自己
+commit 的 **时刻**, txn2 开始前必须有个 **读表** 的操作, 才能正确区分先后,
+从而达成 Linearizable. 有些分布式系统本身就可以做表(虚拟时间), 例如 Paxos 的 `ballot` 就是表,
+Raft 的 `(term, log_index)` 也是表.
+
+当然, 你可以说我不用看表, 我的代码写的就是完成 txn1 后, 才发起的 txn2;
+在这个情况下, 实际上是 **让 txn1 和 txn2 直接通讯了**, 这个情况下要达成
+Linearizable, 应该直接把 t1 当做 txn2 的一部分提交到系统S, 告诉系统S, txn2 要在
+t1 前 commit 的事务都执行完之后再执行.
+
+即:
+- 如果一个线程内的2个 txn, 那么这个线程应该负责保证自己需要的 Linearizable;
+- 2个线程中的2个 txn:
+    - 如果彼此不知道对方, 则不需要保证 Linearizable;
+    - 如果 txn2 知道 txn1 , 那么说明他们通过某种途径进行了通讯,
+      那么应该由这个通讯的路径(可能是通过某表)来保证 Linearizable. 而不是把麻烦不分职责的丢给系统S让它做表.
+
+各种解决分布式 Linearizable 的文章讨论的, 就是在解决怎么把 t1 告诉 txn2 的问题:
+或者让系统S本身做表, 或者找一个第三方发号器做表.
+
+有不少的 Linearizable  看起来是在绑起双手解决问题, 例如 Raft 中
+Linearizable-read 的实现, 是让系统S自己做表的例子: txn2 做 read 时,
+要等待系统中所有 log 都 apply 才进行 read, 不论这些 log 是否跟这个 read 操作相关.
+
+在我看来, 更好的设计应该是, Raft 给每个 write 操作返回它的 log 的对应 id, 后面的
+read 操作如果依赖之前某个 write 的结果, 那么就把这个 log id
+交给 Raft 使之知道至少 apply 到哪个 log 为止才能被 read.
+
+log id 在 Raft 系统中就是这个表的时间.