
Consensus in Data Management: From Distributed Commit to Blockchain
Konsens ist das Problem, verteilte Knoten dazu zu bringen, sich zu einigen. Er ist ein grundlegender Baustein, der in komplexeren verteilten Datenverwaltungssystemen verwendet werden kann, wobei die Korrektheit des Zustands der Daten und ihre Wiederherstellung garantiert bleiben.
Die Lösung der komplizierten Probleme der verteilten Koordination, der Netzwerkunsicherheiten und der Ausfälle in solch komplexen Datenverwaltungssystemen ist eine gewaltige Herausforderung. Dies hat viele Systementwickler dazu veranlasst, den Konsens als Werkzeug zur Erstellung komplexerer verteilter Protokolle zu nutzen. Der Konsens hat daher die Datenverwaltungssysteme und die Forschung seit vielen Jahrzehnten beeinflusst.
Diese Monographie bietet dem Leser eine Grundlage für das Verständnis der Verwendung von Konsensprotokollen in Datenverwaltungssystemen und zielt darauf ab, Datenverwaltungsforscher und -praktiker zu befähigen, Arbeiten zu verfolgen, die den Konsens für ihre Datenverwaltungsanwendungen nutzen und erneuern. Es werden die Grundlagen des Konsens und des Konsens im Datenmanagement vorgestellt, indem auf Arbeiten hingewiesen wird, die für die von den Autoren untersuchten Datenmanagementbereiche einflussreich oder repräsentativ sind. Sie beginnen mit einer Einführung in die Prinzipien des Konsens und stellen dann den Hintergrund für den Einsatz von Konsens im Datenmanagement dar.
Sie zeigen, wie Konsens für das Problem der verteilten atomaren Übergabe verwendet wird und wie er in Replikationsprotokollen eingesetzt wird, bei denen Datenkopien über verschiedene Knoten verteilt sind. Sie erweitern den Anwendungsbereich der absturztoleranten Commit-Protokolle, um beliebige Ausfälle zu behandeln, indem sie das bahnbrechende fehlertolerante Konsensprotokoll, bekannt als Practical Byzantine Fault Tolerance (Pbft), untersuchen. Für jedes Datenverwaltungsproblem stellen die Autoren eine grundlegende Lösung vor und heben deren Unzulänglichkeiten hervor, die zur Verwendung von Konsens einladen.
Anschließend demonstrieren sie die Integration von Konsens, um diese Mängel zu überwinden und die gewünschten Entwurfsmerkmale bereitzustellen, wobei sie Beispiele für jede Art der Integration von Konsens sowie eine Analyse der Integration und ihrer Auswirkungen liefern. Die Monographie schließt mit einer Zusammenfassung und einer Diskussion über künftige Entwicklungen.