浅谈分布式一致性协议 | 青训营笔记

这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的的第17天

一、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

1.1 理想的分布式系统

• 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

二、共识算法

2.1 什么是共识算法

• 简而言之介绍一个值一旦确定，所有人都认同。

2.2 什么是一致性

• 一致性是一种模型（或语义）

  • 来约定一个分布式系统如何向外界（应用）提供服务
  • KV中常见的一致性模型
    • 最终一致性：读取可能暂时读取不到但是总会读到的
    • 线性一致性：最严格，线性执行

• 一致性的分类

  • 经常与应用本身有关

• Linearizability是最理想的

2.3 共识协议不等于一致性

• 应用层面不同的一致性，都可以用共识协议来实现
  • 比如可以故意返回旧的值
• 简单的复制协议也可以提供线性一致性 2.4 一般讨论共识协议时遇到的一致性，都指线性一致性
• 因为弱一致性往往可以使用相对简单的复制算法实现

三、Raft

• 2014年发表
• 易于理解作为算法的设计目标
  • 使用了RSM、Log、RPC 的理念
  • 直接使用RPC对算法进行了描述
  • Strong Leader-based
  • 使用了随机的方法减少约束
• 正确性
  • 形式化验证
  • 拥有大量成熟系统

3.1 复制状态机（RSM）

• RSM
  • Raft中所有的consensus都是直接使用Log作为载体
• Commited Index
  • 一旦Raft更新Commited Index，意味着这个Index前所有的Log都可以提交给状态机了
  • Commited Index 是不持久化的，状态机也是volatile的，重启后从第一条Log开始