通过混合缓冲实现空间最优、计算最优、拓扑无关且吞吐可扩展的因果交付

尊重因果排序的消息交付（因果交付）是分布式系统中进程间通信最经典且最广泛使用的抽象之一。大多数方法用因果信息标记消息并在接收方缓冲它们，直到可以安全交付。除了利用通信拓扑的特定方法（因此不具普适性）之外，它们会产生对于大量进程而言令人望而却步的元数据开销。通过在发送方缓冲消息直到可以安全将其释放到网络来强制执行因果顺序的方法使用得少得多，因为经典算法有太多缺点。在本文中，我们首先讨论仅发送方缓冲方法的局限性，并引入发送方发送许可（SPS）强制执行策略，表明 SPS + FIFO 蕴含因果性。我们分析了一个最近的发送方缓冲算法 Cykas，它遵循 SPS + FIFO，尽管非常保守，我们指出了其吞吐可扩展性和活跃性问题。然后，我们引入了一种新颖的基于 SPS + FIFO 的算法，该算法采用一种新的混合方法：通过结合发送方缓冲以强制执行 SPS 和接收方缓冲以强制执行 FIFO 来强制执行因果性。该算法克服了仅发送方缓冲的局限性，并实现了每条消息有效常数大小的元数据。通过仔细选择数据结构，该算法在计算上也是最优的，具有摊还的有效常数处理开销。据我们所知，没有其他拓扑无关的因果交付算法具有这些性质。