分布式系统

分布式系统面临的挑战

• 数据规模越来越大
• 服务的可用性要求越来越高
• 快速迭代的业务要求系统足够易用

理想中的分布式系统

• 高性能:可拓展、低时延、高吞吐
• 正确:一致性、易于理解
• 可靠:容错、高可用

一致性协议案例: Raft

• Raft 是在 paxos 的基础上的基础上，着重于易于理解

  • 协议接口直接暴露 Log 给用户
  • 强 Leader 简化 Paxos 中的二阶段
  • 使用随机事件简化选主逻辑

• Raft 的基本工作原理

  • 各个节点的角色
  • Log 同步
  • 失效节点如何恢复 Log
  • 如何选举新 Leader
  • Term 以及安全性的保证

• Raft 在工程中的优化

  • Prevote 的应用，防止离群 Leader 重加入时引发的切主

一致性协议的限制

• 对于分布式系统

  • 拓展性：写入性能不能水平拓展
  • 性能：强 Leader 的一致性协议跨地域部署时带来的额外网络开销

• 对于 KV 系统，解决方案一般是通过分片的方式水平拆组

  • 引入了事务的概念
  • 常见二阶段提交

发展方向

• 一致性协议作为系统

  • 分布式日志：暴露日志的接口提供给上层应用，提供灵活高可用的一致性服务

• 高性能一致性协议

  • 低延时：结合 RDMA 网络以及可编程交换机，实现 us 级别操作。
  • LeaderLess：节点就地提交，降低 WAN 网络下 RTT 开销

• Paxos 与 Raft 的相互关联

  • 移植 Paxos 的研究到成熟