Rust 中的混合逻辑时钟

我构建了这个crate，为了在Rust中实现混合逻辑时钟，以便学习分布式系统。

为什么使用混合逻辑时钟？

1. 物理时钟在复杂的分布式系统中不是单调的，且不可靠。每个参与者可能位于不同的地理位置，网络通信状况不同，物理时钟漂移。
2. 我们可以使用逻辑时钟来对分布式系统中的事件进行排序，它们与物理时间无关。如果您需要使用物理时间进行调试目的的数据查询，如果系统只使用逻辑时钟，则无法进行。

如何使用此crate

您可以使用设置给定值的物理时钟时间创建一个新的混合逻辑时钟。

use hybrid_logical_clock::HybridLogicalClock;

let hlc = HybridLogicalClock::new(100);

有时您想创建一个同时设置物理和逻辑时钟时间的混合逻辑时钟。

use hybrid_logical_clock::HybridLogicalClock;

let hlc = HybridLogicalClock::new_with_both_physical_and_logical_clock_time(100, 100);

您可以将两个混合逻辑时钟进行比较，以查看它们是否具有因果关系。

use hybrid_logical_clock::HybridLogicalClock;

let hlc1 = HybridLogicalClock::new(100);
let hlc2 = HybridLogicalClock::new(200);

assert!(hlc1.is_concurrent(&hlc2));

为什么使用混合逻辑时钟？

大多数分布式系统使用lamport或逻辑时钟来排序事件。然而，这些时钟有几个缺点

1. 它们不提供因果跟踪与排序，这意味着两个事件可以是因果相关的但未排序。这在构建涉及人类参与的系统时尤其重要，因为人类似乎倾向于使用物理时间来确定排序。
2. 它们不提供全序，这意味着两个事件可以是并发但未排序的。
3. 它们不提供检测冲突的方法，这意味着两个事件可以是并发但未排序的。

混合逻辑时钟（HLCs）相对于传统的逻辑时钟或单独的物理时钟具有几个优点

1. 因果跟踪：HLCs结合了物理和逻辑时钟的优点，允许在分布式系统中准确跟踪事件之间的因果关系。

2. 更好的性能：与向量时钟相比，HLCs具有固定大小的时间戳，这在大规模分布式系统中提高了性能。

3. 时钟漂移容忍性：HLCs可以比纯物理时钟更优雅地处理分布式系统中节点之间的时钟漂移。

4. 单调性：HLCs确保时间戳始终向前移动，即使物理时钟有小的向后跳跃。

5. 细粒度排序：当多个事件在相同的物理时间发生时，HLCs仍然可以使用逻辑组件建立全序。

6. 兼容性：HLCs可以用作许多系统中物理时间戳的直接替换，提供额外的因果信息，而无需进行重大的架构更改。

7. 冲突解决：在分布式数据库或协作编辑系统中，HLCs（混合逻辑时钟）可以帮助检测和解决并发更新之间的冲突。

通过使用混合逻辑时钟，您可以在分布式系统中实现更健壮和准确的时间保持机制，从而提高一致性并简化事件排序的推理。