Spanner的TrueTime机制

简单介绍一下Spanner中用来保证相关事务之间先后顺序的truetime

解决问题

下面假设我们有3个partition,自上而下我们称其为A,B,C,为了简化问题A,B,C各自有一个值可以更改,分别在3台机器上

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先看Tx1的蓝色图:

在真实时间50的时候,Tx1发生,Tx1是跨A和C的事务,把A的值update为a,把C的值update为x, 分布式事务里,需要一个coordinator收集参加事务的partition的时间戳,假设它得到A的时间戳为104, C的时间戳为50,由于我们只能选一个时间戳来做整个事务的commit时间戳,假设我们总是选最大的为commit时间戳(Spanner就是选最大的,为了篇幅这里不解释为什么了)。则Tx1的commit时间戳为104;那么C记录下x这个值具有104的时间戳。

再看Tx2的红色图:

10个单位时间之后,Tx2发生在真实时间60,Tx2是跨B和C的事务,把B的值update为b,把C的值update成y,C的时间戳已经进步到60, 而如果B此刻的时间戳为100,根据选最大时间戳原则,Tx2的commit时间戳为100. 那么C记录下y这个值具有100的时间戳。

可以看出Tx1发生在Tx2 之前,它的时间戳反而比Tx2要大。当有人读C的值时,会读到x而不是y,因为x看起来比y要新。而实际上y比x新,决定正确的新/老值是分布式数据库必须解决的问题。

TrueTime应用

Spanner的TrueTime利用原子钟(和标配的石英钟相比非常昂贵),保证了机群里的任意机器的时间戳差距不会超过一个上限值:ε,且当coordinator选择好时间戳之后,会等待一个ε的时间才告诉参与transaction的partition这个时间戳来commit。

我们假设ε=60个单位时间再来看上图:

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Truetime机制总结:

  1. 原子钟保证机器间的时间差不超过ε
  2. Coordinator选完commit时间戳之后等待ε的时间才广播commit,这样保证所有参加此事务的partition的本地时钟已经超过commit时间戳的值(由于1. 所有机器的本地时间不小于commit时间戳减去ε),所以任何有这些partition参与的,任何之后发生的新transaction的commit时间戳,必大于之前发生commit的时间戳

Truetime优点:

  1. 保证相关事务之间的先后顺序还可以使用全局序列号生成器,这种方法优点是简单,但全局序列号生成器本身就是典型的单点, 会成为整个系统的瓶颈
  2. Truetime使用时间判断事件的先后避免单点, 同时可以知道某个时间点整个系统的snapshot

Truetime缺点:

  1. TrueTime 需要依赖 atomic clock 和 GPS,这属于硬件方案,而 Google 并没有论文说明如何构造 TrueTime,对于其他用户的实际并没有太多参考意义。
  2. TrueTime 也会有误差范围,虽然非常的小,在毫秒级别以下,所以我们需要等待一个最大的误差时间,才能确保事务的相关顺序。

参考

简单解释Spanner的TrueTime在分布式事务中的作用 - 知乎

原文地址:https://www.cnblogs.com/yyjjtt/p/14410039.html