Pendahuluan

Sistem terdistribusi sering kali membutuhkan mekanisme untuk mencapai kesepakatan di antara berbagai node yang tersebar dalam jaringan. Salah satu tantangan utama dalam sistem terdistribusi adalah memastikan bahwa semua node setuju pada satu nilai atau status tertentu meskipun ada kemungkinan kegagalan node atau masalah komunikasi. Algoritma konsensus memainkan peran krusial dalam menyelesaikan masalah ini. Dua algoritma konsensus yang terkenal adalah Paxos dan Raft. Artikel ini akan menjelaskan konsep dasar dari kedua algoritma tersebut serta perbedaannya.

Apa Itu Algoritma Konsensus?

Algoritma konsensus adalah metode yang digunakan untuk mencapai kesepakatan di antara berbagai node dalam sistem terdistribusi. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa semua node memiliki pandangan yang konsisten tentang status sistem meskipun beberapa node mungkin mengalami kegagalan atau ada latensi dalam komunikasi.

Paxos

Konsep Dasar

Paxos adalah salah satu algoritma konsensus yang paling awal dan terkenal, dikembangkan oleh Leslie Lamport pada tahun 1970-an. Algoritma ini dirancang untuk menangani masalah konsensus dalam sistem terdistribusi dengan menghadapi kegagalan node dan komunikasi.

Struktur Paxos

1. Proposers: Node yang mengusulkan nilai untuk disetujui.
2. Acceptors: Node yang menerima usulan dan menyetujui atau menolak nilai tersebut.
3. Learners: Node yang mendapatkan hasil konsensus akhir setelah keputusan diambil.

Proses Paxos

1. Proposal: Proposer mengirimkan proposal yang berisi nilai yang akan disetujui kepada acceptors.
2. Prepare Request: Proposer mengirimkan request “prepare” dengan nomor proposal. Acceptors akan merespons dengan nomor proposal terbesar yang mereka terima dan nilai yang terkait (jika ada).
3. Propose Request: Proposer mengirimkan proposal “propose” dengan nomor proposal dan nilai yang ingin disetujui. Jika acceptors belum menyetujui proposal lain dengan nomor yang lebih besar, mereka akan menerima proposal ini.
4. Decision: Setelah mayoritas acceptors menyetujui proposal yang sama, keputusan konsensus tercapai dan nilai tersebut diumumkan kepada learners.

Kelebihan dan Kekurangan

• Kelebihan: Fleksibel dan dapat bekerja dalam berbagai kondisi jaringan yang kompleks.
• Kekurangan: Relatif kompleks dan sulit diimplementasikan, serta tidak memberikan solusi yang efisien dalam kasus gagal node atau latensi tinggi.

Raft

Konsep Dasar

Raft adalah algoritma konsensus yang dikembangkan oleh Diego Ongaro dan John Ousterhout pada tahun 2014. Raft dirancang untuk lebih mudah dipahami dan diimplementasikan dibandingkan Paxos. Raft menyederhanakan konsensus dengan membagi proses menjadi beberapa komponen utama.

Struktur Raft

1. Leader: Node yang memimpin proses konsensus dan mengoordinasikan log replikasi.
2. Followers: Node yang mengikuti perintah dari leader dan menyimpan salinan log.
3. Candidates: Node yang berkompetisi untuk menjadi leader.

Proses Raft

1. Election: Ketika sistem mulai atau leader gagal, node akan memasuki status kandidat dan mengadakan pemilihan untuk memilih leader baru. Kandidat yang menerima suara mayoritas menjadi leader.
2. Log Replication: Leader mengirimkan entri log ke followers. Followers menambahkan entri ke log mereka dan mengirimkan konfirmasi.
3. Commitment: Setelah leader menerima konfirmasi dari mayoritas followers, entri log dianggap “committed” dan diterapkan ke status sistem.
4. Safety: Raft menjamin bahwa tidak ada dua entri log yang berbeda dapat diterapkan pada waktu yang bersamaan.

Kelebihan dan Kekurangan

• Kelebihan: Lebih mudah dipahami dan diimplementasikan dibandingkan Paxos, serta memiliki struktur yang jelas untuk pemilihan leader dan replikasi log.
• Kekurangan: Mungkin kurang fleksibel dibandingkan Paxos dalam situasi tertentu, dan mungkin memerlukan komunikasi tambahan antara node.

Perbandingan Paxos dan Raft

• Kompleksitas: Raft lebih mudah dipahami dan diimplementasikan dibandingkan Paxos, yang memiliki struktur yang lebih kompleks.
• Pemilihan Leader: Raft secara eksplisit memilih leader yang mengkoordinasikan konsensus, sementara Paxos tidak memiliki leader tetap dan menggunakan pendekatan yang lebih desentralisasi.
• Kinerja: Raft sering kali dianggap lebih efisien dalam hal komunikasi dan replikasi log, sementara Paxos dapat lebih fleksibel dalam menghadapi situasi yang kompleks.

Kesimpulan

Paxos dan Raft adalah dua algoritma konsensus yang penting dalam sistem terdistribusi. Meskipun keduanya bertujuan untuk mencapai konsensus dalam kondisi terdistribusi, mereka memiliki pendekatan dan struktur yang berbeda. Paxos menawarkan fleksibilitas dan dapat diterapkan dalam berbagai situasi, namun lebih kompleks. Raft, di sisi lain, menawarkan solusi yang lebih sederhana dan lebih mudah diimplementasikan dengan pemilihan leader yang jelas dan proses replikasi log yang terstruktur. Memahami kekuatan dan kekurangan masing-masing algoritma dapat membantu dalam memilih solusi konsensus yang tepat untuk kebutuhan sistem terdistribusi.