本文只涉及paxos的算法过程，不包含理论推导。

Paxos协议最终解决什么了问题？

当一个提议被多数派接受后，这个提议对应的值被选定，一旦有一个值被选定，那么只要按照协议的规则继续交互，后续被选定的值都是同一个值，也就是这个选定值的一致性问题。（可用于选举leader）

基本概念

• Proposal Value： 提议的值
• Proposal Number： 提议编号，要求提议编号不能冲突
• Proposal： 提议 = 提议的值 + 提议编号
• Proposer： 提议发起者
• Acceptor： 提议接受者
• Learner： 提议学习者

记{n，v}为提议编号为n，提议的值为v的提议

记(m，{n，v})为承诺了Prepare（m）请求，并接受了提议{n，v}。

每个参与者又可兼领多个角色

协议中Proposer有两个阶段。

一是Proposer向Acceptor发Prepare请求。

二是Proposer向Acceptor发Accept请求。

Acceptor则根据协议规则，对Proposer的请求作出应答。

最后Learner可以根据Acceptor的状态，学习最终被确定的值。

协议过程

第一阶段A：

Proposer选择一个提议编号n，向所有的Acceptor广播Prepare（n）请求。

第一阶段B：

Acceptor接收到Prepare（n）请求，若提议编号n比之前接收的Prepare请求都要大，则承诺将不会接收提议编号比n小的提议，并且带上之前Accept的提议中编号小于n的最大的提议，否则不予理会。

第二阶段A：

proposer得到了多数Acceptor的承诺后，如果没有发现有一个Acceptor接受过一个值，那么向所有的Acceptor发起自己的值和提议编号n，否则，从所有接受过的值中选择对应的提议编号最大的，作为提议的值，提议编号仍然为n。

第二阶段B：

Acceptor接收到提议后，如果该提议编号不违反自己做过的承诺，则接受该提议。

需要注意的是，Proposer发出Prepare（n）请求后，得到多数派的应答，然后可以随便再选择一个多数派广播Accept请求，而不一定要将Accept请求发给有应答的Acceptor，这是常见的Paxos理解误区。

上面的图例中，P1广播了Prepare请求，但是给A3的丢失，不过A1、A2成功返回了，即该Prepare请求得到多数派的应答，然后它可以广播Accept请求，但是给A1的丢了，不过A2，A3成功接受了这个提议。因为这个提议被多数派（A2，A3形成多数派）接受，我们称被多数派接受的提议对应的值被Chosen。

这个图例中，三个Acceptor之前都没有接受过Accept请求，所以不用返回接受过的提议，但是如果接受过提议，则根据第一阶段B，要带上之前Accept的提议中编号小于n的最大的提议。

Proposer广播Prepare请求之后，收到了A1和A2的应答，应答中携带了它们之前接受过的{n1, v1}和{n2, v2}，Proposer则根据n1，n2的大小关系，选择较大的那个提议对应的值，比如n1 >n2，那么就选择v1作为提议的值，最后它向Acceptor广播提议{n, v1}。

fast paxos

Paxos算法在出现竞争的情况下，其收敛速度很慢，甚至可能出现活锁的情况，例如当有三个及三个以上的proposer在发送prepare请求后，很难有一个proposer收到半数以上的回复而不断地执行第一阶段的协议。因此，为了避免竞争，加快收敛的速度，在算法中引入了一个Leader这个角色，在正常情况下同时应该最多只能有一个参与者扮演Leader角色，而其它的参与者则扮演Acceptor的角色，同时所有的人又都扮演Learner的角色。只有Leader可以提出议案，从而避免了竞争使得算法能够快速地收敛而趋于一致，此时的paxos算法在本质上就退变为两阶段提交协议。在异常情况下，系统可能会出现多Leader的情况，但这并不会破坏算法对一致性的保证，此时多个Leader都可以提出自己的提案，优化的算法就退化成了原始的paxos算法。

参考资料

• 知乎讨论https://www.zhihu.com/question/19787937
• 理论基础https://zhuanlan.zhihu.com/p/21438357?refer=lynncui
• 视频http://video.tudou.com/v/XMTc4NjM4Nzc1Mg==.html

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