phxpaxos checkpoint详解

红太狼 2022-07-14 01:44 239阅读 0赞

**phxpaxos checkpoint详解**

## 1.   为什么需要checkpoint ##

状态机是通过由PhxPaxos选出的有序Chosen value(PaxosLog)系列进行状态转移得到的，而这些状态本质上也是一堆数据，但是这堆数据是由开发者自己进行维护的，我们不能要求开发者在这份数据上时刻做到极其严格的正确性, 那么这份数据很有可能因为机器的一些异常或者重启导致丢失，从而影响了数据的正确性。

所以我们的做法是只相信自己的数据，于是乎每次启动(`RunNode`)的时候都会从0开始将所有的PaxosLog重新输入状态机(重演)，从而保证状态机数据的完整性。但这个做法缺陷是非常明显的，第一：PaxosLog是无限增长的，每次都重新遍历，重启效率必然很低。第二：由于每次都要遍历，那么这些数据无法删除，从而要求无限的磁盘空间，这是无法做到的。

在分布式系统中，很多时候都需要checkpoint。

## 2.  从状态机的checkpoint来启动phxpaxos ##

Checkpoint的出现用于解决这个问题。我们不能要求开发者做到时刻的状态机数据正确，但要求开发者生成一个状态机的Checkpoint的时候，这份数据必须是正确的完整的。一个Checkpoint代表着一份某一时刻被固化下来的状态机数据，它通过`sm.h`下的`StateMachine::GetCheckpointInstanceID()`函数反馈它的精确时刻，于是每次启动的重演，我们只需要从这个时刻所指向PaxosLog位置开始而不是从0开始。下图描述了这一过程：

![Center][]

## 3.  控制PhxPaxos删除PaxosLog ##

## 有了一份Checkpoint，我们即可完成PaxosLog的删除，因为`StateMachine::GetCheckpointInstanceID()`之前的PaxosLog都是不再需要的了。 ##

## ![Center 1][]      ##

## 4. 自动传输Checkpoint到其他节点 ##

在没有Checkpoint的情况下，节点之间数据的对齐只需要进行PaxosLog的Learn即可，而加入了Checkpoint，则需要一个Checkpoint+PaxosLog的数据对齐。PaxosLog的对齐是有PhxPaxos自动完成的，但Checkpoint数据是掌握在开发者手里的，所以我们需要`sm.h`里面一些函数来协助我们获取这些数据，以完成一个Checkpoint+PaxosLog的自动数据对齐。

下图展示一个自动对齐数据的流程：

![transfer_checkpoint_automatic.jpg][]

##  ##

## 5. 代码实现 ##

在phxpaxos代码中，通过类CheckpointMgr来管理状态机的checkpoint数据，并控制cleaner以及replayer线程，来处理paxos log的删除，以及进程启动时的数据恢复等。这里面保存了checkpoint的minInstanceID以及maxInstanceID数据，可以供cleaner以及replayer处理参考的值。

[Center]: /images/20220714/41e010360f5d43d281c6a73ab2bf509c.png
[Center 1]: /images/20220714/d4da9a5230234bea916f8acd040acffc.png
[transfer_checkpoint_automatic.jpg]: https://github.com/tencent-wechat/phxpaxos/raw/master/doc/images/transfer_checkpoint_automatic.jpg