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探秘Gryadka:基于CASPaxos的分布式键值存储

2024-05-20 19:46:24作者:范垣楠Rhoda

项目介绍

Gryadka是一个轻量级的主-主复制一致性键值存储系统,它采用了CASPaxos协议,并将Redis作为后端存储。通过Gryadka,你可以让多个Redis实例协同工作,即使在集群中多达F个节点失效的情况下,也能保持系统的正常运行(前提是总共有2F+1个节点)。

项目技术分析

Gryadka的核心代码仅约500行,但它提供了完整的Paxos实现,包括集群成员变更和优化提议者等高级功能。这种优化使得在一个往返通信中就能改变一个值,而无需传统的两轮交互。

项目还得到了严格的验证。Gryadka的协议有正式的证明,并且由Greg Rogers和Tobias Schottdorf独立撰写了TLA+模型,确保了其正确性。此外,项目经过了大量的网络故障注入测试,以检验其在实际环境中的表现。

应用场景与特性

尽管Gryadka被标记为教育项目,但它的操作特性超越了一些现有的数据库,这一点可以从对比测试中看出。Gryadka提供了一个简单的API,核心接口是change函数,它接受两个参数——一个key和一个update函数。通过不同的update函数,你可以定制Gryadka来完成各种任务,如“最近写入胜出”键值存储或支持比较并设置(CAS)的键值存储。

示例应用

例如,要创建一个LWW(Last Write Wins,最近写入胜出)键值存储,只需简单地定义一个write方法:

class LWWKeyValue {
  constructor(paxos) {
    this.paxos = paxos;
  }
  read(key) {
    return this.paxos.change(key, x => x);
  }
  write(key, value) {
    return this.paxos.change(key, x => value);
  }
}

对于支持CAS的键值存储,可以这样实现:

class CASKeyValue {
  constructor(paxos) {
    this.paxos = paxos;
  }
  read(key) {
    return this.paxos.change(key, x => x==null ? { ver: 0, val: null } : x);
  }
  write(key, ver, val) {
    return this.paxos.change(key, x => {
      if (x.ver !== ver) throw new Error();
      return { ver: ver + 1, val: val };
    });
  }
}

为了演示如何进行集群成员变更,项目还包括了一个使用Docker部署的示例,以及使用Gryadka构建HTTP键值存储的教程。

总结

虽然Gryadka可能不适合直接用于生产环境,但它是一个极好的学习资源,可以帮助开发者深入理解分布式一致性原理。通过Gryadka,你可以了解到如何使用Paxos协议来构建健壮的分布式系统,同时也能体验到简洁代码带来的高效性能。如果你对分布式系统有兴趣,或者正在寻找一个教育项目来提升你的技能,那么Gryadka绝对值得你一试。

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