一致性問題是Chubby需要解決的一個關(guān)鍵性問題，那么Paxos算法在Chubby中究 竟是怎樣起作用的呢？
為了了解Paxos算法作用，需要將單個副本的結(jié)構(gòu)剖析來看，單個Chubby副本結(jié)構(gòu) 如圖2-8所示。圖2-8單個Chubby副本結(jié)構(gòu)從圖中可以看出，單個副本主要由以下三個層次組成。
(1)最底層是一個容錯的日志，該日志對于數(shù)據(jù)庫的正確性提供了重要支持。不同副本上日志的一致性正是通過Paxos算法來保證的。副本之間通過特定的Paxos協(xié)議進行 通信，同時本地文件中還保存有一份同Chubby中相同的日志數(shù)據(jù)，
(2)最底層之上是一個容錯的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫主要包括一個快照（Snapshot)和 一個記錄數(shù)據(jù)庫操作的重播日志（Replay-log),每一次的數(shù)據(jù)庫操作最終都將提交至曰志中。和容錯的日志類似的是，本地文件中也保存著一份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)副本?！?/span>
(3)Chubby構(gòu)建在這個容錯的數(shù)據(jù)庫之上，Chubby利用這個數(shù)據(jù)庫存儲所有的數(shù)據(jù)。Chubby的客戶端通過特定的Chubby協(xié)議和單個的Chubby副本進行通信。
由于副本之間的一致性問題，客戶端每次向容錯的曰志中提交新的值(value)時, Chubby就會自動調(diào)用Paxos構(gòu)架保證不同副本之間數(shù)據(jù)的一致性。圖2-9顯示了這個過程。
結(jié)合圖2_9來看，在Chubby中Paxos算法的實際作用為如下三個過程。
(1)選擇一個副本成為協(xié)調(diào)者（Coordinator)。
(2)協(xié)調(diào)者從客戶提交的值中選擇一個，然后通過一種被稱為accq)t的消息廣播給所有的副本，其他的副本收到廣播之后，可以選擇接受或者拒絕這個值，并將決定結(jié)果反饋給協(xié)調(diào)者。 .
(3)—旦協(xié)調(diào)者收到大多數(shù)副本的接受信息后，就認(rèn)為達(dá)到了一致性，接著協(xié)調(diào)者向相關(guān)的副本發(fā)送一個commit消息。
上述三個過程實際上跟Paxos的核心思想是完全一致的，這些過程保證提交到不同副本上容錯日志中的數(shù)據(jù)是完全一致的，進而保證Chubby中數(shù)據(jù)的一致性。
由于單個的協(xié)調(diào)者可能失效，系統(tǒng)允許同時有多個協(xié)調(diào)者，但多個協(xié)調(diào)者可能會導(dǎo)致多個協(xié)調(diào)者提交了不同的值。對此Chubby的設(shè)計者借鑒了Paxos中的兩種解決機制：給 協(xié)調(diào)者指派序號或限制協(xié)調(diào)者可以選擇的值。
針對前者，Chubby的設(shè)計者給出了如下一種指派序號的方法。
(1)在一個有n個副本的系統(tǒng)中，為每個副本分配一個idi（r） 其中0≤i（r）≤n-1.則副本的序號s= k×n+i(r），其中k的初始值為0。
(2)某個副本想成為協(xié)調(diào)者之后，它就根據(jù)規(guī)則生成一個比它以前的序號更大的序號(實際上就是提高k的值)，并將這個序號通過propose消息廣播給其他所有的副本。
(3)如果接受到廣播的副本發(fā)現(xiàn)該序號比它以前見過的序號都大，則向發(fā)出廣播的副本返回一個promise消息，并且承諾不再接受舊的協(xié)調(diào)者發(fā)送的消息。如果大多數(shù)副本都返回了 promise消息，則新的協(xié)調(diào)者就產(chǎn)生了。
對于后一種解決方法，Paxos強制新的協(xié)調(diào)者必須選擇和前任相同的值。
為了提高系統(tǒng)的效率，Chubby做了一個重要的優(yōu)化，那就是在選擇某一個副本作為協(xié)調(diào)者之后就長期不變，此時協(xié)調(diào)者就被稱為主服務(wù)器（Master)。產(chǎn)生一個主服務(wù)器避免了同時有多個協(xié)調(diào)者而帶來的一些問題。
在Chubby中，客戶端的數(shù)據(jù)請求都是由主服務(wù)器來完成，Chubby保證在一定的時間內(nèi)有且僅有一個主服務(wù)器，這個時間就稱為主服務(wù)器租用期（Master Lease)。如果某個服務(wù)器被連續(xù)推舉為主服務(wù)器的話，這個租約期就會不斷地被更新。租續(xù)期內(nèi)所有的客戶請求都由主服務(wù)器處理?？蛻舳巳绻枰_定主服務(wù)器的位置，可以向DNS發(fā)送一個主服務(wù)器定位請求，非主服務(wù)器的副本將對該請求做出回應(yīng)，通過這種方式客戶端能夠快速、準(zhǔn)確地對主服務(wù)器做出定位。
需要注意的是，Chubby對于Paxos論文中未提及的一些技術(shù)細(xì)節(jié)進行了補充，所以Chubby的實現(xiàn)是基于Paxos,但其技術(shù)手段更加的豐富，更具有實踐性。但這也導(dǎo)致了最終實現(xiàn)的Chubby不是一個完全經(jīng)過理論上驗證的系統(tǒng)。
