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原子广播

Atomic broadcast · Total-order broadcast

所有正确进程以同一总序交付广播消息。

形式陈述

原子广播(全序广播)在可靠广播性质上增加全序:若两个正确进程都交付消息 mm,它们的交付先后顺序相同。常见规格还含有效性、无重复、无凭空消息与一致交付;有些版本加入发送者 FIFO 或因果顺序。原子广播可为所有消息分配同一决定序列。在标准异步崩溃模型和适当可靠性条件下,原子广播与一系列共识实例可相互归约。

直觉

所有正确副本不仅最终看到同一批操作,还以同一顺序看到它们,因此确定性状态机可保持相同状态。

例子与边界

节点 A 并发广播 x、节点 B 广播 y;系统可统一决定 x<yy<x,但不能让不同正确节点采用不同顺序。全序并不自动等于实时顺序:若规格没有外部一致性条件,较晚广播的消息仍可能排在较早消息前。原子广播比只保证每个发送者自身 FIFO 更强。

推论与应用

它直接实现复制状态机日志、数据库复制和事件序列化。与共识的等价性解释了为什么纯异步崩溃系统中的确定性原子广播也受 FLP 限制,需要额外时序或随机性假设。

参考资料
  • Nancy A. Lynch, Distributed Algorithms, Morgan Kaufmann, 1996,Chs. 14–17, total-order broadcast and consensus。
  • Tushar D. Chandra and Sam Toueg, “Unreliable Failure Detectors for Reliable Distributed Systems,” Journal of the ACM 43(2), 1996,Full paper, atomic broadcast and consensus transformations。