JP2015520440A - 分散合意プロトコルにおいてcrud型のプロトコルをバインドする - Google Patents
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Abstract
Description
[0011]様々な実施形態により、「クラウド」サービスのような、冗長サービスまたはレプリカサービスが、地理的に分散された場所で実行されることが可能になる。各レプリカは、一般的に、すべてのレプリカにわたって全く同じように行われる操作を行うことができる。1つの場所において中断が発生した場合、他の場所にあるサービスが、迅速に、かつ自動的に、操作を引き継ぐことができる。
例示的環境
[0014]図1は、全体として100において、1つまたは複数の実施形態に従った例示的動作環境を示す。環境100は、1つまたは複数のプロセッサ104と、1つまたは複数のコンピューター可読記憶媒体106と、コンピューター可読記憶媒体上にあり、プロセッサ104によって実行される1つまたは複数のアプリケーション108とを有するローカルクライアントマシンの形式のコンピューティングデバイス102を含む。またコンピューティングデバイス102は、ウェブブラウザー110と、以下に述べるように動作するオペレーティングシステム111とを含む。
分散合意プロトコル
[0026]分散型システムの本質から示唆される拡張可能性、自律性、およびフォールトトレランスのような利点のために、情報システムが、ますます分散型アーキテクチャに移行されるにつれて、そのような分散型システム内の組織および同期を維持することの問題はさらに難しくなっている。分散型システムの1つの目標は、特定の合意条件を満たす1つの共通の値に関する合意を、効率的にかつ柔軟に行うためにピアとして働くそれぞれのプロセッサまたはノードを有することである。
Paxosプロトコル
[0028]次の説明は、Paxosプロトコル内の状態機械として、例えばHTTPなどCRUD型プロトコルをバインドするために使用することができる分散合意プロトコルの単に1つの例として、一般的に、Paxosプロトコルについて述べる。
P1.アクセプターは、アクセプターが受け取る最初の提案を受諾しなければならない。
P2.値vを持つ提案が選択される場合、選択される、より高い番号のすべての提案が、値vを持つ。
[0036]選択されるためには、提案が少なくとも1つのアクセプターによって受諾されなければならない。
したがって、以下を満たすことによって、P2を満たすことができる:
P2a.値vを持つ提案が選択される場合、任意のアクセプターによって選択される、より高い番号のすべての提案が、値vを持つ。
P2b.値vを持つ提案が選択される場合、任意のプロポーザーによって出される、より高い番号のすべての提案が、値vを持つ。
C中のすべてのアクセプターは、番号m..(n−1)を持つ提案を受諾しており、任意のアクセプターによって受諾されるm..(n−1)中の番号を持つすべての提案は、値vを持つ。
P2c.任意のvおよびnについて、値vおよび番号nを持つ提案が出される場合、アクセプターの過半数からなる集合Sが存在し、(a)S中のアクセプターは、nより小さい番号を付けられたどのような提案をも受諾していない、または(b)vは、S中のアクセプターによって受諾された、nより小さい番号のすべての提案の中で最も高い番号の提案の値である。
[0042]P2cの不変性を維持するには、番号nの提案を出すことを希望するプロポーザーが、存在する場合は、アクセプターのある過半数の各アクセプターによって受諾されている、または受諾されることになる、nより小さい番号を持つ、最も高い番号の提案を知らなければならない。すでに受諾された提案に関して知ることは全く容易であるが、将来の受諾を予測することは困難である。将来を予測しようとする代わりに、プロポーザーは、このような受諾が存在することはないという約束(promise)を引き出すことによってこれを制御する。言い換えれば、プロポーザーは、アクセプターがnより小さい番号の提案をそれ以上受諾しないことを要求する。これが、提案を出すための次のアルゴリズムにつながる。
1.プロポーザーが、新しい提案番号nを選択し、アクセプターのある集合の各要素に要求を送信し、各要素に以下のように応答することを求める:
(a)nより小さい番号の提案を二度と受諾しないという約束
(b)存在する場合は、受諾したnよりも小さい、最も高い番号の提案。
2.プロポーザーが、アクセプターの過半数から要求した応答を受信する場合、プロポーザーは、番号nおよび値vを持つ提案を出すことができる。ここでvは、応答の中で最も高い番号の提案の値である、または応答側が提案を報告しなかった場合、プロポーザーによって選択される任意の値である。
P1a.アクセプターは、nより大きい番号を持つ準備要求に応答していない場合、かつその場合に限り、番号nの提案を受諾することができる。
段階1
(a)プロポーザーが、提案番号nを選び、番号nを持つ準備要求をアクセプターの過半数に送信する。
(a)プロポーザーが、アクセプターの過半数から(番号nの)その準備要求への応答を受信する場合、プロポーザーは、値vを持つ番号nの提案に対してそれらのアクセプターのそれぞれに受諾要求を送信する。ここでvは、応答の中の最も高い番号の提案の値である、または応答が提案を報告しなかった場合、任意の値である。
[0048]プロポーザーは、各提案に対するアルゴリズムに従う限り、複数の提案を行うことができる。プロポーザーは、プロトコルの途中でいつでも提案を破棄することができる。提案が破棄された後にしばらくして、提案に対する要求および/または応答がそれらの宛先に到着することがあっても、正確さは維持される。あるプロポーザーがより高い番号の提案を出そうとし始めた場合、提案を破棄することが得策である可能性が高い。したがって、アクセプターが、より高い番号を持つ準備要求をすでに受信しているという理由で、準備要求または受諾要求を無視する場合、アクセプターは、プロポーザーに知らせるべきである可能性が高く、プロポーザーはその後その提案を破棄すべきである。これは、正確さに影響を与えないパフォーマンス最適化である。
[0059]説明するシステムを実装する1つの方法は、セントラルサーバーにコマンドを出すクライアントの集まりとするものである。サーバーは、ある順序でクライアントのコマンドを実行する決定性状態機械として説明されることが可能である。状態機械は、現在の状態を有し、入力としてコマンドを取り込み、出力および新しい状態を生成することによってステップを行う。例えば、分散型銀行システムのクライアントは、現金自動預け払い機(teller)であり、状態機械の状態は、すべての利用者の口座残高からなることができる。引き出しは、残高が引き出し額よりも大きい場合、かつその場合に限り、口座残高を減少させる状態機械コマンドを実行することによって行われ、出力として以前の残高および新しい残高を生成する。単一のセントラルサーバーを使用する実装は、サーバーが機能しなくなる場合、機能しなくなる。したがって、代わりにサーバーの集まりを使用し、各サーバーが独立して状態機械を実装する。状態機械は決定性であるので、すべてのサーバーは、同じシーケンスのコマンドを実行する場合、同じシーケンスの状態および出力を生成することになる。コマンドを出しているクライアントは、その後、任意のサーバーによってそのコマンドについて生成された出力を使用することができる。
HTTPを含むCRUDプロトコル
[0073]CRUD(Create、Read、Update、Delete)プロトコルは、リソースの作成、読み取り、更新、および削除を可能にするプロトコルのファミリーを指す。CRUDプロトコルの1つのタイプが、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)である。ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)は、分散協調型ハイパーメディア情報システムのアプリケーションプロトコルであり、ワールドワイドウェブのデータ通信の基盤である。
CRUD型プロトコルを状態機械としてバインドする
[0081]図2は、全体として200において、1つまたは複数の実施形態に従って分散合意プロトコルを使用して、CRUD型プロトコルが状態機械としてバインドされることが可能であるシステムを示す。次の説明では、同様の構成要素を示すために、図1の実施形態からの同様の数字が使用される。しかしながら、本文書に記載する技法は、任意の好適なステートレスREST(Representational State Transfer)プロトコルに関連して使用されることが可能であることは、認識され、理解されよう。
例示的方法
[0093]図3は、1つまたは複数の実施形態に従った方法のステップを説明する流れ図である。この方法は、任意の好適なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せと関連して実行されることが可能である。少なくとも一部の実施形態では、この方法は、少なくとも部分的に、適切に構成されたクライアントデバイス、および1つもしくは複数の適切に構成されたサーバーによって実行されることが可能である。このために、図示した流れ図の一部は、「クライアントデバイス」として示されて、クライアントデバイスによって行われる動作を表している。同様に、流れ図の別の部分は、「リバースプロキシ」として示されて、上述のようなリバースプロキシによって、またはこれに代わって行われることが可能である動作、または動作の少なくとも一部を示す。
[0097]上述の方法を使用すると、状態は、冗長ウェブサービスを実行する複数の異なるサーバー間で維持されることが可能である。RESTful型プロトコル、例えばCRUD型プロトコルと関連する分散合意プロトコルの使用により、RESTfulウェブサーバーは、状態を保存し、ウェブサーバー全体にわたって行われる操作に関して同期された状態を維持するように足並みを揃えて操作されることが可能である。
例示的システムおよびデバイス
[0099]図4は、図1を参照して説明したコンピューティングデバイス102を含んだ例示的システム400を示す。例示的システム400は、パーソナルコンピューター(PC)、テレビ装置、および/またはモバイルデバイスでアプリケーションを実行時のシームレスなユーザー体験のためのユビキタス環境を可能にする。アプリケーションを使用する、ビデオゲームをプレイする、ビデオを観る、その他を行いながら、あるデバイスから次のデバイスへ移るとき、サービスおよびアプリケーションが、一般的なユーザー体験に対する3つの環境すべてにおいて、実質的に同様に動作する。
結論
[00111]様々な実施形態により、「クラウド」サービスのような、冗長サービスまたはレプリカサービスが、地理的に分散された場所で実行されることが可能になる。各レプリカは、一般的に、すべてのレプリカにわたって全く同じように行われる操作を行うことができる。1つの場所において中断が発生した場合、他の場所にあるサービスが、迅速に、かつ自動的に、操作を引き継ぐことができる。
Claims (10)
- コンピューターにより実行される方法であって、
RESTfulウェブサーバーに向けられた、前記RESTfulウェブサーバーによって実行されるウェブサービスによって行われる操作と関連する通信を受信するステップと、
前記受信するステップに応答して、1つまたは複数のノードと分散合意(distributed agreement)プロトコルを開始するステップと、
前記分散合意プロトコルを使用して、前記ノードの間で前記操作に関連してコンセンサス(consensus)に達するステップと、
前記操作の実行を可能にするステップと
を含む方法。 - 各ノードが、前記ウェブサービスを実行する異なるRESTfulウェブサーバーに対応する、請求項1に記載の方法。
- 各ノードが、前記ウェブサービスを実行する異なる地理的位置(geographically-located)のRESTfulウェブサーバーに対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記操作が、CRUD型操作、またはHTTP操作のうちの1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分散合意プロトコルが、Paxosプロトコルを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記受信するステップが、リバースプロキシ構成要素(component)によって行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記操作が、HTTP操作を含み、前記分散合意プロトコルが、Paxosプロトコルを含む、請求項1に記載の方法。
- コンピューター可読命令を具体化する(embodying)1つまたは複数のコンピューター可読記憶媒体であって、実行されるとき、
RESTfulウェブサーバーに向けられた、前記RESTfulウェブサーバーによって実行されるウェブサービスによって行われる操作と関連する通信を受信するステップと、
前記受信するステップに応答して、1つまたは複数のノードと分散合意プロトコルを開始するステップであって、各ノードが、前記ウェブサービスを実行する異なるRESTfulウェブサーバーに対応するステップと、
前記分散合意プロトコルを使用して、前記ノードの間で前記操作に関連してコンセンサスに達するステップと、
前記操作の実行を可能にするステップと
を含む方法を実行する、1つまたは複数のコンピューター可読記憶媒体。 - 前記操作が、CRUD型操作を含み、前記分散合意プロトコルが、Paxosプロトコルを含む、請求項8に記載の1つまたは複数のコンピューター可読記憶媒体。
- 前記操作が、HTTP型操作を含み、前記分散合意プロトコルが、Paxosプロトコルを含む、請求項8に記載の1つまたは複数のコンピューター可読記憶媒体。
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