Distributed consensus algorithms such as Paxos have been studied extensively. They all use the same definition of safety. Liveness is especially important in practice despite well-known theoretical impossibility results. However, many different liveness properties and assumptions have been stated, and there are no systematic comparisons for better understanding of these properties. This paper systematically studies and compares different liveness properties stated for over 30 prominent consensus algorithms and variants. We introduce a precise high-level language and formally specify these properties in the language. We then create a hierarchy of liveness properties combining two hierarchies of the assumptions used and a hierarchy of the assertions made, and compare the strengths and weaknesses of algorithms that ensure these properties. Our formal specifications and systematic comparisons led to the discovery of a range of problems in various stated liveness properties, from too weak assumptions for which no liveness assertions can hold, to too strong assumptions making it trivial to achieve the assertions. We also developed TLA+ specifications of these liveness properties, and we use model checking of execution steps to illustrate liveness patterns for Paxos.


翻译:对和平协会等分布式协商一致算法进行了广泛研究,它们都使用同样的安全定义。尽管众所周知的理论不可能产生的结果,生活在实践中尤其重要。然而,许多不同的生活属性和假设都得到了说明,没有为更好地了解这些属性而进行系统的比较。本文系统地研究并比较了30多个显著的协商一致算法和变体所述的不同生活属性。我们采用了精确的高层次语言,并在语言中正式具体说明了这些属性。然后,我们建立了生命属性等级,将所使用的假设分为两个等级和所作断言的等级,并比较了确保这些属性的算法的优缺点。我们的正式规格和系统比较导致发现各种所声称的生活属性中的一系列问题,从没有生命特性的过于薄弱的假设到过于强烈的假设,使得这些动态属性变得微不足道。我们还开发了这些活性属性的TLA+规格,我们用模型检查执行步骤来说明和平协会的活性模式。

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