[论文解读] It's not a lie if you don't get caught: simplifying reconfiguration in SMR through dirty logs

Allen Clement, Natacha Crooks+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2026

Distributed systems and fault tolerance被引用 0

一句话总结

Gauss 通过将内部日志净化为外部日志，实现模块化的 SMR 重配置，支持跨纪元的任意成员变更与协议升级，停机时间极小。

ABSTRACT

Production state-machine replication (SMR) implementations are complex, multi-layered architectures comprising data dissemination, ordering, execution, and reconfiguration components. Existing research consensus protocols rarely discuss reconfiguration. Those that do tightly couple membership changes to a specific algorithm. This prevents the independent upgrade of individual building blocks and forces expensive downtime when transitioning to new protocol implementations. Instead, modularity is essential for maintainability and system evolution in production deployments. We present Gauss, a reconfiguration engine designed to treat consensus protocols as interchangeable modules. By introducing a distinction between a consensus protocol's inner log and a sanitized outer log exposed to the RSM node, Gauss allows engineers to upgrade membership, failure thresholds, and the consensus protocol itself independently and with minimal global downtime. Our initial evaluation on the Rialo blockchain shows that this separation of concerns enables a seamless evolution of the SMR stack across a sequence of diverse protocol implementations.

研究动机与目标

• 在生产部署中说明模块化、可升级的 SMR 组件的必要性。
• 提出一个将重配置与底层共识协议解耦的重配置架构。
• 为跨纪元演化的 SMR 部署定义形式化的安全性与活性属性。
• 展示内部/外部日志分离如何实现共识实现之间的无缝切换。

提出的方法

• 提出 Gauss，一个三阶段重配置协议（prepare、handover、shutdown），在不同成员与共识协议的纪元之间进行切换。
• 引入日志净化器，将内部日志（特定共识协议）转换为外部日志（SMR 可见），以维持 SMR 属性。
• 对具有演变成员与共识协议的纪元建模，给出形式化的安全性（外部日志的一致性保障）与活性（进展）保证。
• 给出一个实际示例和证明草图，展示在任意纪元切换下的安全性。
• 在 Rialo 中实现 Gauss，并在本地测试平台上对不同验证者集合评估纪元切换延迟。

Figure 1 . RSM Node SubComponents

实验结果

研究问题

• RQ1 如何使 SMR 重配置模块化，以便成员变更与协议升级能够独立于共识引擎进行？
• RQ2 当纪元之间成员与共识协议不同，重配置引擎能否保证安全性与活性？
• RQ3 内部/外部日志分离在跨协议演化实现无缝重配置中扮演何种角色？
• RQ4 当验证者数量增多时，纪元切换的实际性能影响（延迟）是多少？
• RQ5 在保持正确性的前提下，如何最小化跨纪元切换的停机时间？

主要发现

• Gauss 通过将内部日志与外部日志分离，实现任意成员变更与协议升级，停机时间最小。
• 日志净化器将所选共识协议的内部日志转换为其他 SMR 组件使用的净化外部日志，使协议中立的重配置成为可能。
• 三阶段的 prepare–handover–shutdown 协议协同推进纪元之间的切换，同时保持安全性与活性。
• 在 Rialo 实现中，Ready-to-Handover 阶段主导了重配置延迟，表明主要瓶颈在于共识层提交 Ready 消息。
• 工作示例和证明草图表明，即使不同纪元使用不同的共识协议与成员，外部日志的安全性仍然得到保持。

Figure 2 . Epoch Transition Example