Chandy-Lamport 的全局状态记录算法

Chandy-Lamport 算法是一种分布式系统中进行全局状态记录的算法。该算法可以将分布式系统的全局状态转换为一个有向图，并使用标记算法避免了消息重复记录的问题。该算法得名自发明者 Leslie Lamport 和 K. Mani Chandy。

如何工作

该算法的基本思想是，将分布式系统中的所有进程视为节点，并在该系统的运行过程中依据消息的发送与接收关系建立有向边。同时，在系统运行过程中，每个进程都会在接收到消息时将消息保存在自己的缓存中，并在收到其他进程的“标记消息”后，将自己的缓存中的消息记录到有向边上，以此形成全局状态图。

算法实现

下面是一个简单的 Python 代码片段，展示了 Chandy-Lamport 算法的实现过程：

class Process:
  def __init__(self, pid):
    self.pid = pid
    self.recorded = []
    self.receive_channels = []

  def receive_message(self, message):
    # receive message and put it in buffer
    self.recorded.append(message)

  def send_message(self, message, channel):
    # send message to channel
    channel.send_message(self.pid, message)

  def get_channel(self, process):
    # get channel between self and process
    return self.receive_channels[process.pid]

  def create_snapshot(self):
    # create snapshot
    snapshot = []
    for process in self.receive_channels:
      snapshot.append(process.get_buffer())
    return snapshot

  def recover_state(self, snapshot):
    # recover state from snapshot
    for process in self.receive_channels:
      process.restore_buffer(snapshot[process.pid])

class Channel:
  def __init__(self, sender, receiver):
    self.sender = sender
    self.receiver = receiver
    self.buffer = []

  def send_message(self, sender, message):
    # send message to receiver
    self.receiver.receive_message(message)

  def get_buffer(self):
    # get buffer
    return self.buffer

  def restore_buffer(self, buffer):
    # restore buffer
    self.buffer = buffer

总结

Chandy-Lamport 算法通过建立全局状态图，可以帮助我们了解分布式系统的运行状态，发现潜在的问题，提高系统的可靠性。在实际应用中，该算法还可以与其他算法结合起来使用，如快照算法、消息传递算法等，进一步提高系统的可扩展性和效率。