EPaxos(Egalitarian Paxos)

개요

EPaxos(Egalitarian Paxos)는 리더(Leader) 없이 고가용성과 낮은 지연시간을 제공하는 합의(Consensus) 알고리즘으로, Google의 Spanner나 Microsoft의 Azure Storage와 같이 글로벌 분산 시스템에 적합합니다. Paxos의 확장 형태로, 명령 간 의존성을 기반으로 병렬 처리를 극대화하고, 리더 장애에 대한 복원력을 제공합니다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	Paxos 기반의 리더리스(leaderless) 분산 합의 알고리즘
목적	고가용성, 낮은 지연, 리더 병목 해소
필요성	리더 중심 구조의 단일 장애점(SPOF) 및 처리 병목 해결

각 노드가 동등하게 작동하면서도 정합성을 유지할 수 있는 구조

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2. 특징

특징	설명	비교
리더 없음	모든 노드가 병렬로 제안 가능	Multi-Paxos는 리더 기반 구조
낮은 커밋 지연	최소 다수 응답만으로 합의 가능	일반 Paxos보다 빠름
충돌 감지 및 복구	명령 간 의존성 분석으로 충돌 해결	Fast Paxos보다 안정적

지연에 민감한 글로벌 시스템에 특히 적합

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
Replica	제안 및 합의 참여 노드	R1, R2, R3, R4, R5 등
Dependency Set	명령 간 충돌 여부 판단 정보	동시성 제어 역할
Accept/Commit	명령 수락과 확정 과정	3/5 응답 도달 시 커밋 가능

Replica 수에 따라 합의 최종 결정 조건이 달라짐

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4. 기술 요소

기술	설명	사용 예
Command Dependency Graph	명령들 간의 causal 관계 모델링	충돌 시 순서 보장
Fast Path / Slow Path	조건 만족 시 빠른 합의 경로 사용	일반적으론 Fast Path 활용
Fault Tolerance	F개 장애 시 2F+1 노드 필요	Byzantine 환경은 미지원

정상적인 경우 빠른 처리가 가능하며, 충돌 시엔 안전하게 느려짐

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
병렬 처리 극대화	각 노드가 독립적으로 처리 가능	Throughput 향상
고가용성	리더 장애 영향 없음	서비스 중단 최소화
낮은 지연 시간	빠른 Fast Path 경로 사용	응답 속도 향상

장애 복원력과 성능을 동시에 확보 가능

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	참고사항
글로벌 데이터 저장소	지역 간 분산 저장에서 지연 최소화	네트워크 지연 변동에도 안정적
리더 장애 대비 시스템	리더 없는 구조에서 빠른 장애 복구 가능	클라우드 환경 적합
고속 트랜잭션 처리 시스템	동시성 높은 요청 처리	충돌 가능성이 낮은 시스템에 유리

복잡한 구현과 디버깅 난이도는 도입 전 고려 필요

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7. 결론

EPaxos는 분산 시스템에서 성능과 안정성을 동시에 추구하는 환경에 적합한 차세대 합의 알고리즘입니다. 리더리스 구조로 병목을 제거하고, 병렬성과 지연 최소화를 실현하며, 고가용 시스템의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. Paxos의 약점을 보완한 실용적인 설계로, 글로벌 트랜잭션 처리 시스템에 널리 활용될 수 있습니다.