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谷晓松  魏恒峰  乔磊  黄宇 《软件学报》2021,32(6):1748-1778
PolarFS是阿里巴巴开发的分布式文件系统,它实现了分布式共识协议Raft的一种变体,称为ParallelRaft.ParallelRaft突破了Raft中顺序提交、顺序执行的限制,允许状态机乱序执行用户命令.然而,文献表明,ParallelRaft并未开源,仅有简短的文字描述,更缺乏严格的形式化规约.更进一步,它的正确性也尚未经过必要的数学论证或形式化检验.本文旨在为ParallelRaft提供严格的形式化规约并证明其正确性.具体而言,本文的主要贡献包括:首先,为了理清ParallelRaft与Raft之间的关系,我们提出了允许乱序提交、顺序执行的ParallelRaft-SE (Sequential Execution)协议,并建立了从ParallelRaft-SE到Multi-Paxos的精化关系.其次,我们发现现有的ParallelRaft描述忽略了可能会违反状态一致性的“幽灵日志”问题.因此,我们在ParallelRaft-SE的基础上提出了ParallelRaft-CE (Concurrent Execution)协议.ParallelRaft-CE限制了ParallelRaft-SE在乱序提交阶段的并行度,避免了“幽灵日志”问题,支持乱序执行,并保证乱序执行下的状态机一致性.我们证明了ParallelRaft-CE的正确性.最后,我们使用TLA+给出了ParallelRaft-SE和ParallelRaft-CE的形式化规约,并对协议参与者数量较小的情形使用TLC模型检验与模拟测试工具验证了从ParallelRaft-SE到Multi-Paxos的精化关系以及ParallelRaft-CE的正确性.  相似文献   
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