面试题：Cassandra轻量级事务并发控制的基础机制

Question

请简要阐述Cassandra轻量级事务中基于Paxos算法实现并发控制的基本原理，以及它在确保数据一致性方面的作用。

Answer 1

基于Paxos算法实现并发控制的基本原理

1. 提案与表决：
   • 在Cassandra轻量级事务中，当一个客户端发起写操作时，会生成一个提案。这个提案包含要写入的数据以及一个唯一的提案编号。
   • 副本节点接收到提案后，会进行表决。节点会比较接收到的提案编号与自己已记录的最大提案编号。如果接收到的提案编号更大，节点会接受该提案，并承诺不再接受编号更小的提案。
2. 多数派原则：
   • Cassandra使用基于“法定人数”（quorum）的多数派原则。对于写操作，只有当超过半数的副本节点接受了提案，写操作才被认为是成功的。例如，在一个有5个副本的集群中，至少需要3个副本接受提案，写操作才能成功。
3. 冲突解决：
   • 如果有多个并发的写操作，不同的提案可能会竞争。由于每个提案都有唯一编号，编号更大的提案更有可能被多数派接受。如果一个节点接收到编号较小的提案，且已经承诺接受编号更大的提案，它会拒绝该较小编号的提案。

在确保数据一致性方面的作用

1. 线性一致性：
   • 通过Paxos算法的多数派表决机制，Cassandra轻量级事务能够确保线性一致性。当一个写操作被多数派接受后，后续的读操作（只要读取的副本数量也满足一定的法定人数要求），就一定能读到这个已提交的数据。这意味着，在所有副本节点看来，写操作是以一种线性的顺序发生的，避免了因并发写导致的数据不一致问题。
2. 避免数据冲突：
   • 由于提案编号的唯一性和多数派原则，并发的写操作不会导致数据的冲突覆盖。即使在高并发场景下，也能保证只有一个成功的写操作被多数派认可，从而保证了数据的一致性。如果多个客户端同时尝试修改同一数据，只有编号最大的提案对应的写操作会成功，其他写操作会被拒绝，避免了数据被错误覆盖或出现不一致状态。