面向自适应对手的确定性容错局部负载均衡及其应用

负载均衡是分布式计算中的基本原语之一。本文考虑在节点易故障的网络上本地执行的该问题。我们证明存在轻量级网络拓扑结构，可抵御由最多占全部节点常数比例的故障引起的消息传递失败。更精确地，我们设计了一种新型的确定性容错局部负载均衡（LLB）算法，类似于其在无故障网络中的经典版本，具有相对简单的数据结构，并保证尽管发生崩溃和遗漏故障，仍能以指数级速度收敛至平均值。本文第二个贡献部分表明，我们新开发的容错局部负载均衡协议有三种应用。我们给出一种针对 $t < n / 3$ 个崩溃故障的随机共识算法，相较于 Hajiaghayi 等人最佳已知共识方案在通信复杂度方面有所改进，同时采用一种相对更简单的方法，即将随机且局部选择的虚拟通信图与该图上的确定性容错局部负载均衡相结合。我们也给出一种针对遗漏故障的新型共识方案。该方案可抵御 $t < \frac{n}{C\log{n} (\log\log n)^2}$ 个遗漏故障，其中 $C$ 为常数，时间复杂度接近最优，但最突出的是——其通信复杂度为 $O((t^2 + n)\text{polylog } {n})$，在 $t$ 和 $n$ 两个参数上都在常数倍对数因子内匹配了 Abraham 等人提出的下界。我们的算法是文献中首个在自适应导致遗漏故障的对手下，同时在 $n$ 和 $t$ 两个维度上都近乎最优的算法。