Konsensüs Algoritması
- İngilizcesi
- Consensus Algorithm
- Türkçe karşılığı
- uzlaşma algoritması
- Okunuşu
- kınsensıs algoritım
Günlük kullanımda iki ad da yaygın.
Kısaca
Konsensüs algoritması, bir grup makinenin, bazıları çökse ya da mesajlar kaybolsa bile tek bir değerde ya da sıralı bir karar kaydında anlaşmasını sağlar.
Konsensüs algoritması (consensus algorithm) nedir?
Veriyi birkaç sunucuya çoğaltmak ancak verinin ne olduğu konusunda anlaşırlarsa işe yarar. İki sunucu da yönetimin kendisinde olduğunu düşünürse ya da farklı yazmaları farklı sırayla kabul ederse kopyalar birbirinden uzaklaşır. Konsensüs algoritmaları bunu çözer: grup bir lider seçer, lider girişler önerir ve bir giriş ancak çoğunluk, yani yeter sayı (quorum), onu sakladıktan sonra kesinleşmiş (committed) sayılır.
En bilinen iki algoritma, Leslie Lamport'un tarif edip 1998'de yayımladığı Paxos ile anlaşılması ve uygulanması daha kolay olacak şekilde tasarlanıp 2014'te yayımlanan Raft'tır. Raft; Kubernetes'in küme durumunu saklayan etcd'de, Consul'da ve CockroachDB'de kullanılır; Kafka'nın KRaft modu da kendi meta verisini yönetmek için Raft tabanlı bir protokol kullanır. ZooKeeper ise ZAB adlı benzer bir protokol kullanır.
Hata toleransını çoğunluklar belirler. 3 düğümlü bir küme 1 düğüm arızalanırsa çalışmaya devam eder, 5 düğümlü bir küme de 2 arızaya dayanır; kümelerin tek sayıda üyesi olmasının nedeni budur. Bir ağ bölünmesi hiçbir tarafta çoğunluk bırakmazsa sistem birbiriyle çelişen iki geçmiş riskine girmek yerine yazma kabul etmeyi durdurur; yani CAP anlamında tutarlılığı seçer.
Sık yapılan bir yanlış, her dağıtık veritabanının her yazma için konsensüs çalıştırdığını düşünmektir. Konsensüs görece yavaştır, çünkü her karar bir çoğunluğa gidiş-dönüş gerektirir; bu yüzden birçok sistem onu yalnızca bir lider seçmek ya da yapılandırma saklamak gibi koordinasyon için kullanır. Blockchain'ler, bazı katılımcıların yalan söyleyebildiği Bizans hata toleransı (Byzantine fault tolerance) gibi daha zor bir sorunla karşılaşır ve proof of stake gibi farklı mekanizmalar kullanır.
Önemli noktalar
- Konsensüs, makinelerin arızalara rağmen değerlerde ya da sıralı bir kayıtta anlaşmasını sağlar.
- Raft ve Paxos en bilinen algoritmalardır; Raft'ı uygulamak daha kolaydır.
- Bir lider girişler önerir; bunlar çoğunluk sakladığında kesinleşir.
- 3 düğüm 1 arızaya, 5 düğüm 2 arızaya dayanır.
- etcd, Consul ve Kafka'nın KRaft'ı koordinasyon için Raft'a dayanır.
Sık sorulan sorular
Raft ile Paxos arasındaki fark nedir?
İkisi de aynı sorunu benzer garantilerle çözer. Paxos önce geldi ve tamamen anlaşılması ve uygulanması bilinen şekilde zordur. Raft ise güçlü bir lider ve açıkça ayrılmış adımlarla anlaşılırlık için tasarlandı ve bugün daha yaygın seçimdir.
Kümeler neden tek sayıda düğüm kullanır?
Çünkü konsensüs çoğunluk gerektirir. Dört düğüm de üç düğüm gibi yalnızca bir arızaya dayanır; bu yüzden dördüncüyü eklemek hata toleransı eklemeden maliyeti artırır. 3, 5 ya da 7 gibi tek sayılar her düğümden en iyi şekilde yararlanır.
Lider seçimi (leader election) nedir?
Bir konsensüs protokolünün grubu hangi düğümün koordine edeceğini seçen kısmıdır. Lider arızalanırsa ya da erişilemez hâle gelirse kalan düğümler bir seçim yapar ve yeni bir lider seçer.
İlgili sayfalar
- Dağıtık SistemYazılım Mimarisi, s. 8Dağıtık sistem, bir ağ üzerinden birlikte çalışan ve kullanıcılarına tek bir sistem gibi görünen bilgisayarlar kümesidir.
- Veritabanı ReplikasyonuVeritabanları, s. 41Veritabanı replikasyonu, verinin bir sunucudan diğerlerine sürekli kopyalanmasıdır; böylece birkaç sunucu güvenilirlik ve ölçek için aynı veriyi tutar.
- CAP TeoremiVeritabanları, s. 3CAP teoremi, ağ arızası dağıtık bir veritabanını böldüğünde sistemin tutarlılık ile erişilebilirlikten birini seçmesi gerektiğini söyler; ikisi birden olamaz.
- Hata ToleransıYazılım Mimarisi, s. 17Hata toleransı, bir sistemin bazı donanım ya da yazılım bileşenleri arızalandığında, belki azalmış kapasiteyle de olsa doğru çalışmayı sürdürebilmesidir.
- Yüksek ErişilebilirlikYazılım Mimarisi, s. 48Yüksek erişilebilirlik, bir sistemin, çoğunlukla yedeklilikle tek hata noktalarını ortadan kaldırarak neredeyse her zaman çalışır durumda kalabilmesidir.
- KafkaBackend ve API'ler, s. 25Apache Kafka, olayları kalıcı, sıralı log'larda tutan dağıtık olay akışı platformudur; servisler onları yayımlar, gerçek zamanlı okur ya da yeniden oynatır.
Bu sayfada bir hata ya da eksik mi gördünüz?Düzeltme önerin