CN115373904A - 一种分布式系统中的租约动态延续方法、装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了分布式系统中的租约动态延续方法、装置以及设备。方案包括：主副本方，在初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带租约时长的租约延续消息；备副本方，根据当前时间和租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于较晚时间，确定变更后在备副本方的租约终止时间；向主副本方发送租约延续成功响应；主副本方，若接收到多数备副本方的租约延续成功响应，则将变更后在主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

Description

一种分布式系统中的租约动态延续方法、装置以及设备

技术领域

本说明书涉及分布式系统技术领域，尤其涉及一种分布式系统中的租约动态延续方法、装置以及设备。

背景技术

互联网时代随着数据规模的扩大，对应用服务能力的可扩展性和可用性提出了要求，这些要求在单台机器上已经很难得到满足，由此衍生出了分布式的概念，即一个应用跑在由多台机器组成的分布式集群上，借由扩展集群的机器规模可以提升应用对外服务的能力，以应对日益增长的海量数据规模。

当应用从单机走向分布式后，系统面临的最基本问题是单点故障问题，该问题会严重影响服务可用性，通常基于主备容灾的方式解决。分布式系统包含多个节点，每个节点由一台或多台机器构成，不同的机器或不同的节点可以互为主备，则若某台机器或某个节点故障时，能够自动切换到备份的机器或节点运行，从而大大提升服务可用性。

对于进行了主备容灾的一个目标（比如，节点、机器、机器上的数据等），该目标具有多个副本，在这多个副本中，需要选举出一个主副本，其余的则为备副本，通常要求该对象的主副本在任意时刻内至多只有一个，若主副本正常，则由主副本提供服务，若主副本发生故障不可服务后，可以重新选举出一个备副本作为新的主副本恢复服务，从而保证该目标持续可用。

主备副本之间可以基于租约维持关系，租约是一种在分布式系统间探测存活状态的机制。目前，租约有固定的租约时长（比如，10秒），假定机器A代表了主副本，机器B代表了备副本，机器A可以持有机器B的租约，以维持两者之间的主备关系，机器A若想维持自己的主副本地位，则需要在租约到期前（比如，10秒内），给机器B发送消息，基于固定的租约时长来延续租约的到期时间。

为保证主副本唯一性，在上述租约到期前不可进行选举，当主副本发生故障时，备副本需要等待租约过期才能进行下一轮选举，但是，目前固定的租约时长适用性差，难以兼顾对主副本唯一性的保证，以及主副本故障后恢复服务的高效性。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种分布式系统中的租约动态延续方法、装置、设备以及存储介质，用以解决如下技术问题：需要适用性更好的租约处理方案，以兼顾对主副本唯一性的保证，以及主副本故障后恢复服务的高效性。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续方法，包括：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续装置，包括：

属于主副本方的租约建立启动模块，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

属于所述备副本方的租约建立响应模块，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

属于所述主副本方的租约初始确立模块，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

属于所述主副本方的租约延续启动模块，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

属于所述备副本方的租约延续响应模块，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

属于所述主副本方的租约延续确立模块，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

本说明书一个或多个实施例提供的一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：允许主副本方在每次延续租约时，根据实际情况使用动态可变的租约时长，使得租约时长每次都能适应于当前情况不至于过长，使得有助于提高主副本故障后恢复服务的高效性，同时又不至于过短，使得更可靠地保证主副本唯一性；不仅如此，配合动态可变的租约时长的引入，通过比较租约终止时间与租约终止期望时间，无论租约时长是要增长还是要缩短，都强制使备副本方在响应于主副本方的租约延续消息，在相应更新租约时倾向于延长租约而不缩短租约，即倾向于将租约终止时间推迟而不是提前，以防止备副本方响应异常可能导致发生不合适的选举，从而进一步地保证了主副本唯一性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续方法的流程示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例提供的一种主备租约延续方案的原理示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种缩短租约的主备租约延续方案的原理示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例提供的一种增长租约的主备租约延续方案的原理示意图；

图5为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续装置的结构示意图；

图6为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续设备的结构示意图。

具体实施方式

本说明书实施例提供一种分布式系统中的租约动态延续方法、装置、设备以及存储介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

背景技术中提到了单点故障问题会影响分布式系统的服务可用性，为了更好理解，举个例子。在一个由100台机器组成的分布式集群中，假定每台机器每年中有99%的时间是可用的，有1%的时间可能由于硬件、供电、运维、软件崩溃等各种因素造成其不可用，假定每台机器的故障概率呈独立分布，那么，整个分布式集群所有机器完全可用的时间将是99%的100次方，即36.6%，这对于企业服务来讲是完全不可接受的。

而若采用主备容灾的方案，比如，假定一个节点内有5台机器分别构成5个副本，应用多数派协议保证服务可用性，那么，只要该节点内至少3台机器正常运行，就可以保证该节点整体的可用性。通过简单概率计算可以直观的理解多副本对提升服务可用性的重要意义。

继续以5个副本为例，只要其中3个副本存活，那么节点的可用性将由单机可用性的99%提升为：

单节点的可用性从2个9变为了5个9，提高了3个数量级，于是由100个节点组成的整个集群的可用性将提升为：

相比较于单副本部署时集群36.6%的可用性，集群整体的可用性在5副本的情况下仍然可以保持3个9的高标准。

为了便于描述，本申请提到的多副本都是同一个目标的副本，对于不同目标的情况，可以按照单目标多副本的思路，类似地处理。

若分布式集群中所有副本的主副本在时空上都是互相独立的，没有交集，在任意时刻不可能有两个副本同时认为自己是主副本，那么就称此类主副本为强主副本。本申请使用与多数派交互的租约协议以保证主副本唯一性，利用强主副本的属性可以实现高效的线性一致性读。

背景技术中也提到了目前固定的租约时长适用性差，难以兼顾对主副本唯一性的保证，以及主副本故障后恢复服务的高效性。具体比如，在有强主副本的副本集群中，为保证主副本唯一性，在主副本对应的租约到期前不可进行选举，当Leader发生故障时，其他副本需要等待该租约过期才能进行下一轮选举，那么若租约设置得过长将影响服务恢复时间；当主副本未发生故障，网络出现抖动时，主副本与备副本之间的交互信息可能遭遇延迟或偶尔丢包，此时较短的租约将导致主副本不稳定。因此，租约时长将影响集群服务的故障恢复时间和鲁棒性，既不可设置得过长，也不可设置得过短。但是，实际生产环境是复杂和具有变化性的，固定的租约时长难以适应，基于此，本申请提供了可以动态调整租约时长的方案，允许用户根据实际生产环境的情况，变更租约时长（可以在本次到期前的任何时刻，延续租约时调整租约时长时变更），同时不违背主副本唯一性的保证，比如，若网络环境当前稳定，那么可以将租约时长适当缩短，若网络环境当前不足够稳定，那么需要将租约时长适当增长。同时，对于租约时长缩短的情况，可能引入对主副本唯一性的风险，也提供了相应的应对方案，主要包括强制备副本的租约终止时间只能延后不能提前。下面针对这样的思路，继续详细说明。

图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续方法的流程示意图。该流程中的步骤可由相应的副本方执行，这里的副本方指副本本身，或副本对应的软硬件资源，软硬件资源比如是为副本工作的线程或进程等，副本所在的机器或节点等。

图1中的流程包括以下步骤：

S102：主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息。

在本说明书一个或多个实施例中，在发送租约建立消息时，即可以开始对初始的租约时长进行计时了，不过此时虽然开始计时了，但是租约尚未生效。后续若要续约，所采用的变更的租约时长，相比于初始的租约时长可以是动态变化的，可能增长也可能缩短，甚至可能缩短以至于初始的租约时长将提前结束。

为了便于描述，在步骤102以及后面多处都使用到了当前时间，各当前时间未必是相同的，任一个当前时间具体指的是其对应的步骤或动作执行时的当前时间。比如，步骤S104中提到的当前时间是要晚于步骤S102中提到的当前时间的。

S104：所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应。

S106：所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约。

若不延续租约，则在初始的租约时长到期时（对于主副本方而言，即初始时在主副本方的租约终止时间到期时，对于备副本方而言，即初始时在备副本方的租约终止时间到期时），主副本方的主副本地位将结束，备副本方则会重新选举主副本方。

S108：所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长（即所述变更的租约时长）的租约延续消息。

基于前面的租约建立阶段的完成，主副本方与至少大部分备副本方之间分别有租约，主副本方需要在该租约当前的租约终止时间（即变更前的租约终止时间，比如，初始时在主副本方的租约终止时间）到期前（称为主副本方对应的当前时间），向对应的备副本方发送租约延续消息，以表示租约将继续有效，则主副本方仍然能够维持其主副本的地位，在租约时长固定的情况下，租约时长在初始时设置好，之后每次进行租约延续时都将继续采用该租约时长，则延续前的租约终止时间必定会往后推迟，推迟的方式比如是从当前时间往后计算一个租约时长，到达的时间点则为延续后的租约终止时间（这种方式灵活性更好便于管控，假定都采用这种方式），再比如从延续前的租约终止时间往后计算一个租约时长，到达的时间点则为延续后的租约终止时间。

在本说明书一个或多个实施例中，允许主副本方在延续租约时灵活地变更租约时长，每次延续租约时，是从当前时间开始，往后延续本次期望变更的租约时长，到达的时间点即为本次变更后在主副本方的租约终止时间。

需要注意的是，在延续租约时，上一次的租约时长尚未到期（即变更前在主副本方的租约终止时间尚未到期），由于本次期望变更的租约时长可能发生变化，比如相比之前增长或缩短，在缩短的情况下，则有可能导致变更后在主副本方的租约终止时间，相比于变更前在主副本方的租约终止时间要更早，那么，在这种情况下，虽然是在延续租约，但实质上让原来的租约缩短了。

例如，假定上一次的租约时长为10秒（从第0秒开始计数，第10秒时即为变更前在主副本方的租约终止时间），在第5秒时，主副本方向备副本方发送租约延续消息，本次期望变更的租约时长为3秒，那么变更后在主副本方的租约终止时间则是第8秒（即第5秒+3秒），显然第8秒早于第10秒，则租约缩短了。类似地，假定本次期望变更的租约时长为7秒，则变更后在主副本方的租约终止时间则是第12秒，假定本次期望变更的租约时长为12秒，则变更后在主副本方的租约终止时间则是第17秒，则租约增长了。由此可见，在动态可变的租约时长下，若变更的租约时长增长，则肯定会导致租约增长，而若变更的租约时长缩短，则可能会导致租约缩短，也可能会导致租约增长，本申请尤其关注导致租约缩短的这种情况，因为这种情况可能导致主副本不唯一的风险。

在本说明书一个或多个实施例中，若存在多个备副本方，则主副本方可以向其中的全部或大多数备副本方，分别发送租约延续消息。

S110：所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长（即所述变更的租约时长），确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

在本说明书一个或多个实施例中，备副本方从当前时间开始，往后计算本次期望变更的租约时长，到达的时间点则为租约终止期望时间。需要说明的是，严格说来，由于主副本方发送租约延续消息，直到备副本方接收到租约延续消息，这个过程有耗时（通常是微秒级），因此，备副本方对应的当前时间（即步骤S104中的当前时间）是稍晚于主副本方对应的当前时间（即步骤S102中的当前时间）的，那么租约终止期望时间，也会相应地稍晚于变更后在主副本方的租约终止时间。当然，在实际应用中，也可以通过诸如在租约延续消息中携带时间戳等方式，使得主副本方与备副本方以一致的当前时间，来计算租约终止时间，那么在这种情况下，租约终止期望时间与变更后在主副本方的租约终止时间是一致的。为了便于描述，本申请主要还是以前一种方式为例继续说明，即备副本方有些许的时间滞后，这两种方式之间的差异基本不影响本方案的实施和效果。

在本说明书一个或多个实施例中，在确定租约终止期望时间，按照惯性思维，即可以直接将租约终止期望时间，确定为变更后在备副本方的租约终止时间，然后向主副本方发送租约延续成功响应，那么，本次租约延续在该备副本方上生效了，在主副本方接收到多数备副本方的租约延续成功响应后，本次租约延续在主副本方上也生效了，如此，处理过程既简单又顺理成章。

但是，如果直接这么处理，将会导致主副本不唯一的风险，原因在于存在上面提到的导致租约缩短的情况。所以，本申请的发明人经过分析考虑，将变更前的租约终止时间与租约终止期望时间这两者中较晚时间，作为变更后在备副本方的租约终止时间，或者还可以让租约终止时间设置的比前述较晚时间更晚一些。发明人采用这种方法，其背后的思考如下：

假定主副本方想要通过缩短租约时长，来使变更后的租约终止时间相比于与当前的租约终止时间提前，在主副本方向备副本方发送租约延续消息后，备副本方接收租约延续消息，则在备副本方缩短的租约生效，但是，假定备副本方返回的租约延续成功响应，由于某些原因（比如，网络问题），主副本方并没有收到或延迟了较长时间才收到，那么在主副本方缩短的租约暂时还无法生效，由此很可能导致主副本方认为延续租约失败，则仍然采用原来的租约终止时间，在这种情况下，备副本方却是在提前了的租约终止时间到期时会重新选举主副本，而当前的主副本认为自己尚未到期，从而可能导致同时有两个主副本出现，破坏了主副本唯一性。为了解决这个问题，在延续租约时，无论租约实际将缩短还是延长，都倾向于使变更后的租约终止时间要足够晚。

在本说明书一个或多个实施例中，备副本方若同于本次租约延续，则在变更后在备副本方的租约终止时间到期前，不参与新的主副本选举。为了更明确这一点，备副本方还可以通过消息等方式主动向主副本方或其他的备副本方承诺。类似地，备副本方还可以执行更严格的行为，比如，不响应来自主副本方以外的不利于维持该主副本方的主副本地位的消息。总之，可以尽量严格地确保最新的租约终止时间的有效性，以保证主副本唯一性。

S112：所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

在本说明书一个或多个实施例中，多数备副本方返回租约延续成功响应已经足够了，原因在于，即使有小部分备副本不统一租约延续，它们也无法在想要选出新的主副本的选举中胜利，或者该选举甚至就无法触发。

在本次租约延续后，在变更后的租约终止时间到期前，主副本方的主副本地位是有效的，当然，该有效时间截止点可能也只是暂时的。在变更前的租约终止时间到期前，主副本方，同样可以通过向备副本方发送携带下次期望变更的租约时长的租约延续消息，实现下一次租约延续，那么有效时间截止点也将再次变更。在这种租约延续过程的迭代中，有效时间截止点总体说来会越来越晚，个别时候可能会提早。

通过图1的方法，允许主副本方在每次延续租约时，根据实际情况使用动态可变的租约时长，使得租约时长每次都能适应于当前情况不至于过长，使得有助于提高主副本故障后恢复服务的高效性，同时又不至于过短，使得更可靠地保证主副本唯一性；不仅如此，配合动态可变的租约时长的引入，通过比较租约终止时间与租约终止期望时间，无论租约时长是要增长还是要缩短，都强制使备副本方在响应于主副本方的租约延续消息，在相应更新租约时倾向于延长租约而不缩短租约，即倾向于将租约终止时间推迟而不是提前，以防止备副本方响应异常可能导致发生不合适的选举，从而进一步地保证了主副本唯一性。

基于图1的方法，本说明书还提供了该方法的一些具体实施方案和扩展方案，下面继续进行说明。

根据上面的说明，为了便于更直观地理解租约动态延续过程中，流程的发展以及时间轴上各相关时间点之间的关系，结合图2、图3、图4，对几种不同情况举例说明。

图2为本说明书一个或多个实施例提供的一种主备租约延续方案的原理示意图，在图2的场景下，采用了固定的租约时长，图中最上方代表主副本方的时间轴（时序是从左往右），下面两个分别表示一个备副本方的时间轴。

图2对应的租约动态流程可以包括以下步骤：

2.1、主副本方在本地根据当前时间和固定的租约时长，计算租约终止时间。

2.2、主副本方给备副本方发送租约延续消息。

2.3、备副本方接收到租约延续消息后，在本地根据当前时间和固定的租约时长，计算租约终止时间，并承诺在租约到期前不响应其他方的诸如选举等消息。

2.4、备副本方向主副本返回租约延续成功响应。

2.5、主副本方在确定已接收到超过多数派的租约延续成功响应后，若在第2.1步计算出的租约终止时间还未到达，则可以将该时间作为自己作为主副本方的有效时间截止点。

在图2中，主副本方的时间轴表示为上下两行，上面那行主要用于标记租约时长相关的时间点，下面那行主要用于标记消息收发的时间点。上面那行分为左右两段，左边那段记作“租约计时”，表示了从主副本方发出租约延续消息（可以近似地认为是主副本方的当前时间）开始，直到到接收到备副本方返回的租约延续成功响应这段时间，在此期间，对于主副本方而言，本次租约延续尚未生效。右边那段记作“租约生效”，“租约计时”加上“租约生效”即为固定的租约时长，结束点即为变更后在主副本方的租约终止时间，即有效时间截止点。

再看图2中的任一个备副本方，时间轴也分成了左右两段，这两段的分隔时间点表示备副本方接收到主副本方发送的租约延续消息的时间点（可以近似地认为是备副本方的当前时间），那么左边这段实际上就是备副本方相对于主副本方滞后的时长，在实际应用中，这段很短往往是微秒级。右边那段是变更后在备副本方的租约时长，结束点即为变更后在备副本方的租约终止时间

在图2对应的流程中，由因果性保证了在时空中，事件发生的顺序一定是：2.1 ->2.2 -> 2.3 ->2.4 ->2.5，在成功到达第2.5步时，一定可以保证至少多数派的备副本方的租约终止时间不早于（大致上会稍晚一点）主副本方的有效时间截止点。基于第2.3步中备副本方的承诺，可以保证在有效时间截止点到达之前，不会选举出新的主副本方。

图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种缩短租约的主备租约延续方案的原理示意图。在图3的场景下，采用了动态可变的租约时长，且缩短了租约时长，使得租约缩短。

在图3中，主副本的第一行和第二行沿用图2中的说明，用该第一行表示变更前的租约，称为旧租约，对于主副本额外再增加了第三行（在下侧），表示本次的动态租约延续，称为新租约，增加的这一行的长度表示本次期望变更的租约时长，可以看到，其相比于图2中的租约时长缩短了，由此，导致变更后在主副本方的租约终止时间（该第三行的右端点），要早于变更前在主副本方的租约终止时间（该第一行的右端点），从而会使得租约缩短。该第三行同样也分为左右两端，意义和前面类似，不再赘述。

再看图3中的任一个备副本方，对于备副本方而言，新租约也相应地缩短了，但是，需要注意的是，图3中示出的新租约长度是理论上的长度，在确定变更后在备副本方的租约终止时间时，由于旧租约的租约终止时间（备副本方的第二行的右端点）要更晚，所以应当将旧租约的租约终止时间，作为变更后在备副本方的租约终止时间，从而应当将备副本方的第一行的右端点，按照虚线箭头所示，继续延长至与备副本方的第二行的右端点对齐。也即，在图3的场景下，对于主副本方而言，租约缩短了；对于备副本方而言，租约也缩短了，但是缩短得相对少一些，因为备副本方受到了旧租约的租约终止时间作为下限的限制，不允许它缩得更短。

图4为本说明书一个或多个实施例提供的一种增长租约的主备租约延续方案的原理示意图。在图4的场景下，采用了动态可变的租约时长，且增长了租约时长，使得租约增长。

在图4中，与图3类似，不同之处在于，由于旧租约的租约终止时间要更早，因此，直接采用新租约的租约终止时间即可，无需再做调整。

图3和图4对应的租约动态流程是统一的，可以包括以下步骤：

34.1、主副本方在本地根据当前时间和本次期望更新的租约时长，计算租约终止时间。

34.2、主副本方给备副本方发送租约延续消息，租约延续消息中携带本次期望更新的租约时长。

34.3、备副本方接收到租约延续消息后，在本地根据当前时间和本次期望更新的租约时长，计算租约终止时间，选择旧租约的租约终止时间、新计算的租约终止时间这两者中的较晚一方，来更新自己的租约终止时间，并承诺在租约到期前不响应其他方的诸如选举等消息。

34.4、备副本方向主副本返回租约延续成功响应。

34.5、主副本方在确定已接收到超过多数派的租约延续成功响应后，若在第34.1步计算出的租约终止时间还未到达，则可以将该时间作为自己作为主副本方的有效时间截止点。

该流程相对图2对应的流程，最主要的区别是第3步发生了变化，即备副本方的租约终点只能延长，不能缩短。由此可以保证无论主副本方的租约是增长还是缩短，都可以有多数派备副本方的租约覆盖，并保证主副本方唯一性，不仅如此，租约延续过程无需停止服务，随时可以按照需要动态更新租约时长。

基于同样的思路，本说明书一个或多个实施例还提供了上述方法对应的装置和设备，如图5、图6所示。

图5为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续装置的结构示意图，所述装置包括：

属于主副本方的租约建立启动模块502，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

属于所述备副本方的租约建立响应模块504，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

属于所述主副本方的租约初始确立模块506，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

属于所述主副本方的租约延续启动模块508，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

属于所述备副本方的租约延续响应模块510，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

属于所述主副本方的租约延续确立模块512，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

可选地，所述租约延续启动模块508，在变更前的租约终止时间到期前，向备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

还执行：

在变更后在所述主副本方的租约终止时间到期前，向所述备副本方发送携带下次期望变更的租约时长的租约延续消息。

可选地，所述租约延续响应模块510，将所述较晚时间，确定为变更后在所述备副本方的租约终止时间。

可选地，所述租约延续响应模块510，在所述备副本方的租约终止时间到期前，不参与主副本选举。

可选地，所述备副本方对应的当前时间，晚于所述主副本方对应的当前时间；所述租约终止期望时间，相应地晚于变更后在所述主副本方的租约终止时间。

图6为本说明书一个或多个实施例提供的一种分布式系统中的租约动态延续设备的结构示意图，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

基于同样的思路，本说明书一个或多个实施例还提供了对应于图1中方法的一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进（例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device, PLD）（例如现场可编程门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA））就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器（logic compiler）”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL），而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL（Advanced Boolean Expression Language）、AHDL（Altera Hardware DescriptionLanguage）、Confluence、CUPL（Cornell University Programming Language）、HDCal、JHDL（Java Hardware Description Language）、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL（RubyHardware Description Language）等，目前最普遍使用的是VHDL（Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language）与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20 以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本说明书实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种分布式系统中的租约动态延续方法，包括：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

2.如权利要求1所述的方法，所述向备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息，具体包括：

所述主副本方，在变更前的租约终止时间到期前，向备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述方法还包括：

所述主副本方，在变更后在所述主副本方的租约终止时间到期前，向所述备副本方发送携带下次期望变更的租约时长的租约延续消息。

3.如权利要求1所述的方法，所述基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，具体包括：

所述备副本方，将所述较晚时间，确定为变更后在所述备副本方的租约终止时间。

4.如权利要求1所述的方法，所述基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，还包括：

所述备副本方，在所述备副本方的租约终止时间到期前，不参与主副本选举。

5.如权利要求1所述的方法，所述备副本方对应的当前时间，晚于所述主副本方对应的当前时间；所述租约终止期望时间，相应地晚于变更后在所述主副本方的租约终止时间。

6.一种分布式系统中的租约动态延续装置，包括：

属于主副本方的租约建立启动模块，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

属于所述备副本方的租约建立响应模块，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

属于所述主副本方的租约初始确立模块，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

属于所述主副本方的租约延续启动模块，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

属于所述备副本方的租约延续响应模块，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

属于所述主副本方的租约延续确立模块，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

7.如权利要求6所述的装置，所述租约延续启动模块，在变更前的租约终止时间到期前，向备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

还执行：

在变更后在所述主副本方的租约终止时间到期前，向所述备副本方发送携带下次期望变更的租约时长的租约延续消息。

8.如权利要求6所述的装置，所述租约延续响应模块，将所述较晚时间，确定为变更后在所述备副本方的租约终止时间。

9.如权利要求6所述的装置，所述租约延续响应模块，在所述备副本方的租约终止时间到期前，不参与主副本选举。

10.如权利要求6所述的装置，所述备副本方对应的当前时间，晚于所述主副本方对应的当前时间；所述租约终止期望时间，相应地晚于变更后在所述主副本方的租约终止时间。

11.一种分布式系统中的租约动态延续设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：

主副本方，根据当前时间和初始的租约时长，确定初始时在所述主副本方的租约终止时间，向备副本方发送携带所述初始的租约时长的租约建立消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述初始的租约时长，确定初始时在所述备副本方的租约终止时间，向所述主副本方发送租约建立成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约建立成功响应，则确立自己在所述初始的租约时长期间的主副本地位，并确定是否要延续租约；

所述主副本方，若是，则在所述初始的租约时长到期前，根据当前时间和本次期望变更的租约时长，确定变更后在所述主副本方的租约终止时间，向所述备副本方发送携带所述租约时长的租约延续消息；

所述备副本方，根据当前时间和所述租约时长，确定租约终止期望时间；确定变更前的租约终止时间与所述租约终止期望时间这两者中较晚时间；基于所述较晚时间，确定变更后在所述备副本方的租约终止时间，其中，变更后在所述备副本方的租约终止时间不早于所述较晚时间；向所述主副本方发送租约延续成功响应；

所述主副本方，若接收到多数所述备副本方的所述租约延续成功响应，则将变更后在所述主副本方的租约终止时间，确定为自己作为主副本方的有效时间截止点。

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