statemaskinreplikasjon

Statemaskinreplikasjon er en tilnærming i distribuert databehandling der flere noder holder kopier av en deterministisk statsmaskin og behandlingen av klientkommandoer skjer i en enhetlig, bestemt rekkefølge. Målet er å tilby pålitelighet og tilgjengelighet selv ved feilhendelser eller nettverksavbrudd, ved at alle fungerende noder har en konsistent kopi av tilstanden og av den logiske hendelsesrekkefølgen.

Grunnprinsippet er å gjøre hver operasjon som klient sender til tjenesten til en del av en felles, ordnet logg. En konsensusprotokoll (for eksempel Paxos eller Raft) avgjør hvilken operasjon som skal legges til loggen neste og i hvilken rekkefølge alle noder skal anvende dem. Når en operasjon er bekreftet av flertallet, blir den utført i alle kopier av den lokale statsmaskinen, og resultatet returneres til klienten. Tilstandsoppdateringen er derfor deterministisk på tvers av replikaer.

Kjennetegn ved SMR inkluderer sikkerhet (safety) og framdrift (liveness) under visse nettverksforhold, samt linearizability som ofte gjør tjenesten oppfattet som å være umiddelbart konsekvent. For å holde loggen oversiktlig og unngå at lagret tilstand blir uendelig stor, brukes teknikker som snapshots og loggkomprimering. Håndtering av feil antar ofte en flertallsreplicaer, og nye ledere må kunne velges etter behov.

Vanlige bruksområder er distribuerte databaser og koordineringstjenester som trenger konsekvent orden av kommandoer, for eksempel etcd og andre systemer som bygger på Raft eller Paxos. En begrensning er at operasjoner må være deterministiske eller gjøre dem deterministiske under replay; ikke-deterministiske visse former kan bryte konsistensen hvis de ikke håndteres riktig.