共识协议就是要让多个节点共同决定一个东西，这个东西可以是一个数字，可以是一个决定（yes or no），也可以是指令（字符串表示）。
在分布式系统中，把常见的错误模型分为两类，一类是非拜占庭错误，这个模型的意思是，节点可以不响应（意外关闭），但是不能发送错误（故意发送错误信息，诱导其他节点犯错），根据不响应之后的行为有分为两类，一是发生错误后永远不回来了，这个叫fail-stop，二是后面又恢复了，这个叫fail-recovery，默认我们使用fail-recovery模型。第二类是拜占庭错误模型，节点不仅可以不响应，也可以编造一些虚假信息来诱导其他节点作出错误决定。
分布式系统依赖网络环境，网络环境的错误是分布式系统中常见的错误，具体地，我们把网络环境的模型也抽象出三个错误类型。
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同步网络
同步网络是指，网络的发送时间有上界。什么意思呢？是说发送一条消息，我们可以确定对方一定能收到，并且在一个固定的时间内。这个时间可以很长，一天，一年，甚至一亿年，这都没关系，但是它有个固定的上届。 -
异步网络
异步网络是指网络发送的时间没有上届。换句话说，我们不知道我们发送的消息，对方到底有没有收到。在这个模型下，只要有一个节点发生错误，不管是拜占庭还是非拜占庭错误，共识都无法达成。 -
半同步网络
这个是指网络的发送有时间上届，但是我们不知道这个上届是多少。也就是说我们不能在共识协议中使用超时机制。一般我们讨论的共识协议都是在同步或者半同步模型下。
什么正确的协议
有两个特性标准。
第一个是：
- agreement
- validity
- termination
第二个是： - correctness
- liveness
其中，agreement and validity corresponds to the correctnesss and termination corresponds to the liveness property.
非拜占庭共识协议
非拜占庭的问题可以抽象（简化）为召集10（不包括你）个同学一起吃饭，你该如如何做？要保证的是：1.11个同学要么全到，要么全不到，不能有同学去了，有的同学没去；2.最终大家都要有个结论，不能一致再这晾着，不知道去还是不去好。
2pc
日常中，我们最常用的方式，先打电话给每一个人，问：“明天晚上6点吃饭，有空吗？”，当所有人都回答：“有空”之后，你再打电话给每个人：“确定了，明天6点吃饭，11个人都到”；当有人回答没空的时候，你也会给每个人打电话：“明天6点，某人没空，不聚啦，我改时间约你们”。
对应到协议里面，就是一个典型的2阶段协议，第一个阶段先提议，收集大家的意见，同时让大家先预定一下时间（锁住资源）；第二阶段根据大家的反馈，来决定“聚”还是“不聚”。一旦协调者（你）做了这个决定，就是最终决定，需要同步给对方，就算对方一直不接你电话，你也要一直联系对方，告知决定。不然对方会一直锁住资源（预留明天6点时间）。所以2pc是一个阻塞协议，在协调者不告诉我最终决定时，我明天6点不能安排任何事情。这也是这个协议最大的问题，比如在第二阶段，协调者忙别的事情了，所有的10个同学都联系不到他，所有人都要等待。
3pc
2pc是在1970年提出的，为了克服上述的最大问题，在1980年代，有人提出了3pc协议。目的是想在第二阶段，协调者挂了之后，其他的参与者能够重新选择协调者,通过相互询问其他节点状态，来猜测原来协调者的决定。3pc将第二阶段（commit），分为了小阶段：pre-commit, commit。通过引入pre-commit,相当于在提案和提交之间增加一个状态：预提交。这个预提交是一个中间状态，处于这个状态之后，所有的正常迁移只能到提交状态，而在二阶段协议中，准备状态即可以到提交，也可以到取消状态，这是二阶段协议造成阻塞的根本原因，因为当所有参与节点处于这个准备状态后，如果协调者挂了，那么参与者是不知道走哪个分支迁移的，即时新选一个协调节点，获取了所有存活节点的状态，也不知道该走哪个分支。所以我们需要在二阶段协议中增加通讯，或者记录更多信息，帮助发生错误后，后续流程能够获得更多的信息用于猜测错误发生时的全局状态。三阶段协议中，预提交的状态表示，所有节点都同意提交交易啦，为了多保留一些线索，协调节点将这个结论通过pre-commit发送给所有的参与节点，参与节点收到消息后，将状态也更改为pre-commit，同时返回给协调节点ack消息。一旦处于pre-commit状态，正常的迁移只能到提交状态。
当协调者在pre-commit之后，commit之前挂掉之后，可以选择任意一个节点当新的协调者（简单办法是通过节点的编号选择最大或者最小）。新的协调者询问所有活着的其他节点的状态：
- 有任何一个在提交，那么可以确定老的协调者一定是在预提交阶段了，所以最终决定也是提交，因为所有的阶段都准备好提交了；
- 有任何一个在预提交状态,继续进行3pc流程。
- 否则，取消这个交易。
唯一需要注意的一点是，当一个失败的节点恢复后，如果处于预提交阶段，它必须先询问其他节点状态，或者等新协调者发送指令，不能自己直接迁移到提交。因为：有可能在它是唯一一个收到pre-commit的节点，然后它和协调者都挂了，新选的协调者联系其他节点，发现没有任何一个节点有比预提交更高的状态，然后取消了交易。
目前还没有任何一个商业数据库和软件产品使用3pc，主要是因为它终结协议较为复杂，并且无法处理网络分区带来的问题。