EPFL分布式算法课程 C++11实现统一可靠广播（URB）

《C++11实现的统一可靠广播在EPFL分布式算法中的应用》

统一可靠广播（Uniform Reliable Broadcast，URB）是分布式系统中一种重要的通信协议，它确保消息的无歧义、无丢失且顺序一致地传递给所有参与者。在EPFL（瑞士洛桑联邦理工学院）的分布式算法课程（2014/15学年）中，采用C++11语言实现了这一关键通信机制，帮助学生深入理解URB的工作原理，并将其应用于实际分布式环境。

在分布式计算中，URB协议的核心目标是提供一种即使在存在网络故障或恶意节点的情况下，也能保证消息正确传播的方法。此协议的关键特性包括：

1. 无歧义性：每个接收者接收到的消息是一致的，不存在多个版本或冲突。

2. 无丢失性：只要发送者发送了消息，所有非故障的接收者最终都会接收到。

3. 顺序一致性：在同一次广播中，不同接收者接收到的消息顺序保持一致。

C++11 提供了丰富特性，使URB实现更加高效。以下是几个核心模块和设计思路：

• 消息封装与解封装：使用结构体或类来表示广播消息，确保消息的完整性和可识别性。

• 确认机制：接收者收到消息后发送确认，发送者收集确认以确保消息大多数节点已接收。

• 故障检测：通过心跳机制检测故障节点并进行相应处理。

• 排序算法：采用基于时间戳或序列号的排序，确保接收者间消息顺序的一致性。

• 并发控制：使用互斥锁等同步原语确保多线程环境下的数据一致性。

• 错误恢复：处理丢失的确认、重复消息或其他异常情况，保证系统的故障恢复能力。