面试题：缓存设计之Paxos协议应用

Question

在后端开发缓存设计场景中，简要阐述Paxos协议是如何保证缓存数据一致性的，以及它在面对网络分区时的处理方式。

Answer 1

Paxos协议保证缓存数据一致性

1. 提案的提出与表决：在Paxos协议中，多个节点可以提出缓存数据更新的提案。每个提案都有一个编号，编号越大越新。提案者先向多数节点（超过半数）发送Prepare请求，询问是否可以提出提案。如果收到多数节点的同意回复（Promise），提案者就可以发送Accept请求，将提案内容（如缓存数据的更新值）发送给这些节点。
2. 决议的形成：接收者（Acceptor）在收到Prepare请求时，如果提案编号大于它已经响应过的任何Prepare请求的编号，就会回复Promise，并承诺不再接受编号小于该提案编号的提案。当Acceptor收到Accept请求时，如果该请求的提案编号符合它之前的承诺，就会接受这个提案。当有多数Acceptor接受了某个提案，这个提案就成为了决议，所有节点最终会认可这个决议，从而保证缓存数据一致性。

面对网络分区时的处理方式

1. 多数派原则：Paxos协议依赖多数派机制。即使发生网络分区，只要每个分区内至少有超过半数的节点能够正常通信和交互，协议就能继续运行。例如，假设有5个节点，网络分区导致形成两个分区，一个分区有3个节点，另一个有2个节点。拥有3个节点的分区（多数派）可以继续进行提案表决等操作，形成有效的决议。而只有2个节点的分区（少数派）无法形成多数派，不能产生新的决议，从而避免了数据不一致。
2. 恢复一致性：当网络分区恢复后，少数派分区中的节点会与多数派分区中的节点重新同步。少数派节点会获取多数派节点已经形成的最新决议，并更新自己的缓存数据，从而使得整个系统重新达到数据一致的状态。