Je to komunikační model ,implementovaný synchronizačními algoritmy,zavedený systémem ISIS řeší problém, jak spolehlivě komunikovat ve skupině, kde se dynamicky mění členství (procesy padají a obnovují se).

Řeší otázku “Co se stane, když uzel ve skupině umře?”

• Odpověď: Zajistí atomicitu a konzistenci při změně skupiny.

• Stará se o: Aby se nestalo, že zprávu A dostane jen polovina skupiny, protože odesílatel zrovna spadl.

  Garance

  [!note] TL;DR “Virtuální synchronie garantuje, že všichni členové skupiny, kteří přežijí změnu pohledu, vidí identickou historii zpráv až do okamžiku této změny.”

Synchronizace pohledů (View Synchrony Property)

Toto je definující vlastnost.

Garance: Pokud dva procesy ($p$ a $q$) přecházejí ze stejného pohledu $V_i​$ do stejného nového pohledu $V_i+1$​, musely v tom původním pohledu $V_i$​ doručit naprosto shodnou množinu zpráv.

• Co to znamená: Nestane se, že by proces $A$ dostal zprávu $M$ a proces $B$ ji nedostal, a přitom by oba pokračovali dál do nového pohledu.
• Důsledek: Repliky se nemohou rozejít. Buď mají obě zprávu, nebo ani jedna.

  2. Atomicita (Failure Atomicity)

  Řeší situaci, kdy odesílatel zprávy havaruje uprostřed odesílání (poslal to jen polovině skupiny).

Garance: Zpráva poslaná v pohledu Vi​ je doručena buď všem nezhavarovaným procesům v tomto pohledu, nebo nikomu.

• Princip “Všechno nebo nic”: Pokud odesílatel spadne, systém (middleware) zprávu buď zahodí (pokud ji nemá nikdo živý), nebo ji přeživší procesy “dopošlou” ostatním (pokud ji alespoň jeden stihl přijmout).

  3. Uspořádání vzhledem k pohledu

Definuje bariéru.

Garance: Žádná zpráva odeslaná v pohledu $V_i​$ nesmí být doručena v pohledu $V_i+1​$ (a naopak).

• Bariéra: Změna pohledu (View Change) funguje jako synchronizační bod. Všechny staré zprávy se musí flushnout předtím, než se inicializuje nový pohled.

  4. Kauzalita a totální uspořádání (volitelné)

  Virtuální synchronie sama o sobě garantuje jen “pořádek vůči pohledům”. Uvnitř pohledu ale obvykle poskytuje garance uspořádání podle volby programátora:

• Causal Order: Respektuje logické hodiny.

• Total Order: Všichni vidí zprávy ve stejném pořadí (nutné pro active replication).

  Princip

  Princip virtuální synchronie se dá shrnout do jediné věty: “Zprávy a změny v členství skupiny (pády/připojení) jsou zpracovány ve stejném pořadí na všech uzlech.”

Jde o to vytvořit pro programátora iluzi, že se věci dějí v jasných, synchronizovaných krocích, ačkoliv pod kapotou běží nespolehlivá asynchronní síť.

Zde je ten princip rozepsaný do 3 kroků, které pochopíš:

1. Koncept “view”

Systém dělí čas na tzv. views.

• Pohled je prostě seznam aktuálně žijících členů skupiny.
• Např. View_1 = {A, B, C, D}.

2. Bariéra změny pohledu (View Change)

Když někdo spadne (např. D) nebo se připojí, systém musí přejít do View_2 = {A, B, C}. Virtuální synchronie zavádí pravidlo bariéry:

• Změna pohledu funguje jako tlustá čára v čase.
• Žádná zpráva odeslaná ve View_1 nesmí “přeskočit” do View_2.
• Všechny zprávy z View_1 musí být doručeny všem, kteří přežijí, ještě předtím, než se nainstaluje View_2.

3. Princip “Doruč nebo zemři” (reliability)

To nejdůležitější se děje, když odesílatel spadne uprostřed práce.

Scénář:

1. Jsme ve View_1 {A, B, C}.
2. Uzel A pošle zprávu.
3. Uzel B ji přijme. Uzel C ji ještě nestihl přijmout.
4. Uzel A spadne (Crash).

Reakce virtuální synchronie:

1. Systém detekuje pád A. Zastaví doručování nových zpráv.
2. Zahájí tzv. Flush protokol (Dočištění).
3. Uzel B zjistí, že má zprávu od A, kterou C nemá.
4. B pošle tuto zprávu uzlu C. (Přeživší si pomáhají).
5. Teprve až mají B i C stejné zprávy, systém vyhlásí View_2 {B, C}.

Analogie

Představ si skupinu lidí v místnosti, kteří si dělají poznámky (replikují data).

• Doručovací algoritmus (Total Order):
  • Zajistí, že když mluvčí řekne větu, všichni si ji zapíší na řádek 5. Nikdo si ji nezapíše na řádek 6.
• Virtuální synchronie:

  • Řeší situaci, kdy mluvčí dostane infarkt uprostřed věty.

  • Bez VS: Půlka lidí slyšela konec věty, půlka ne. Každý má v sešitě něco jiného. Chaos.

  • S VS: Ti, co slyšeli konec, ho rychle pošeptají těm, co ho neslyšeli. Teprve až to mají všichni zapsané, vynesou mluvčího z místnosti a zamknou dveře (Změna pohledu / View Change).