State machine replication protocols, like MultiPaxos and Raft, are a critical component of many distributed systems and databases. However, these protocols offer relatively low throughput due to several bottlenecked components. Numerous existing protocols fix different bottlenecks in isolation but fall short of a complete solution. When you fix one bottleneck, another arises. In this paper, we introduce compartmentalization, the first comprehensive technique to eliminate state machine replication bottlenecks. Compartmentalization involves decoupling individual bottlenecks into distinct components and scaling these components independently. Compartmentalization has two key strengths. First, compartmentalization leads to strong performance. In this paper, we demonstrate how to compartmentalize MultiPaxos to increase its throughput by 6x on a write-only workload and 16x on a mixed read-write workload. Unlike other approaches, we achieve this performance without the need for specialized hardware. Second, compartmentalization is a technique, not a protocol. Industry practitioners can apply compartmentalization to their protocols incrementally without having to adopt a completely new protocol.


翻译:国家机器复制协议,如多帕克斯和拉夫特,是许多分布式系统和数据库的关键组成部分。 但是,这些协议由于几个瓶颈组件而提供相对较低的输送量。 许多现有协议孤立地解决不同的瓶颈,但却没有找到完整的解决方案。 当您修复一个瓶颈时, 会出现另一个问题。 在本文中, 我们引入了分解, 这是消除国家机器复制瓶颈的第一个全面技术。 分解涉及到将单个瓶颈分离成不同的组件, 并独立地扩大这些组件。 分解有两个关键优势。 首先, 分解导致强大的性能。 在本文中, 我们演示了如何将多帕克斯的分解, 使其在只写工作量上增加6x, 在混合读写工作量上增加16x。 与其他方法不同, 我们实现这种分解, 不需要专门的硬件。 第二, 分解是一种技术, 而不是协议。 行业从业人员可以在不必采用全新协议的情况下, 将分解化逐渐地应用于其协议 。

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