[发明专利]一种分布式系统选主策略的优化方法

说明书

本发明提供一种分布式系统选主策略的优化方法，属于分布式计算技术领域，本发明在健壮性和稳定性方面对分布式系统选主策略进行优化。选主策略通过对节点间网络链接的状态进行判断并采取不通的选主方式，使得分布式系统对于瞬态故障和崩溃性故障的容错提高。

技术领域

本发明涉及分布式计算技术领域，尤其涉及一种分布式系统选主策略的优化方法。

背景技术

选主(leader election)是指在分布式系统中，为了协调各节点的行为，需要选举出一个节点作为“领导者”(leader)或“主节点”(master)，负责协调和管理整个系统。选主的目的是确保系统能够正确地运行和处理各种请求，同时避免节点之间的竞争和冲突。在选主过程中，通常需要考虑多种因素，如节点的可靠性、网络延迟、负载均衡等，以确保选出的主节点具有良好的性能和可靠性。选主是分布式系统中非常重要的一环，对于保证系统的正确性和性能至关重要。

分布式系统选主过程能否正常进行依赖于各节点的状态与节点间通信的状态，即各节点能否正常工作以及节点间网络通信是否正常。对于节点而言，通常考虑两种异常状态：瞬态故障和崩溃性故障。这两种异常状态也对应了评判系统可靠性的两个维度：稳定性与健壮性(robust，或译鲁棒性)，前者表示系统从瞬态故障中恢复正常状态的能力，而后者表示系统在经历崩溃故障时仍能维持大部分工作正常的能力。一般系统节点采用的稳定化技术能够容忍瞬态故障，但通常不是健壮的，即对于崩溃性故障的容错较差。而健壮算法通常并非设计于解决瞬态故障问题。

分布式系统选主已经在稳定化和健壮化领域得到了广泛研究。某些系统中，选主也被视为一种故障检测器，即选主失败表示系统存在故障。稳定化算法使得无论系统的初始配置如何，都保证系统在有限时间内达到一个期待的稳定配置，从而避免偏离其预期操作，即使系统总是会收敛到正确的状态。然而稳定化算法不能保证系统在极端的情况下正常工作，例如当系统中某些节点无法正常工作或节点间网络存在问题时。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种分布式系统选主策略的优化方法。在健壮性和稳定性方面对分布式系统选主策略进行优化。选主策略通过对节点间网络链接的状态进行判断并采取不通的选主方式，使得分布式系统对于瞬态故障和崩溃性故障的容错提高。

本发明的技术方案是：

一种分布式系统选主策略的优化方法，包括如下步骤：

1)获取分布式系统的节点与链接状态；

2)根据网络链接状态，判断系统类型属于s₀、s₁、s₂、s₃中的的哪一类；

3)通过判断结果执行相应的选主策略。

进一步的，分布式系统的模型如下所述：

分布式系统中各节点可相互通信，每个节点通过单向链接与其它各节点交换数据，若系统的节点数为n，则选主过程中任何一节点都需要与n-1个其他节点建立链接，当选主策略只使用了n-1条单向链接，即视此策略为最优解。

进一步的，节点与网络链接如下所述：

节点：节点在一轮选主进程中，(1)该节点向某一节点发送消息或从某一节点收到消息或者既没有接受也没有发送消息，接着(2)改变自身的状态。在一轮选主进程中(1)和(2)中间可能存在时延，在此模型内忽略各进程的用时差异，假设一轮选主进程是瞬时发生的。若节点处于崩溃状态，则视为退出选主轮次，一个正常工作的节点能完整执行一轮选主进程。为了防止某一时刻并发的请求数过大(如所有节点均在某一时刻向其它节点发送消息要求选举自己为主节点)，需要设定各节点选主进程的执行时刻差异化，即在各节点各自的选主进程前设置不同的等待时间t，使此等待时间的范围为[t_min，t_max]。