分布式理论 ｜ 青训营笔记

这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 2 天

1. 什么是分布式

• 分布式系统是计算机程序的集合，这些程序利用跨多个独立计算节点的计算资源来实现共同目标

• 分为分布式计算、分布式存储、分布式数据库

• 优势和挑战

2. Why-How-What

• 为什么使用分布式：数据爆炸，对存储和运算大规模运用的需求；成本低，构建在廉价服务器上
• 怎样使用分布式：分布式框架；成熟的分布式系统
• 分布式关注的重点是什么：规模、负载、一致性要求、稳定性要求
• 怎样学习分布式：掌握分布式理论，了解一致性协议

3. 常见的分布式系统

4. 常见的故障类型

• 正确性故障(大多数分布式系统不解决此类故障，加密和冗余信息设计可以缓解正确性故障)：Byzantine-failure，ADB
• 时间故障(未决的状态)：Omissions-failure Performance-failure
• 状态故障：Fail-stop Crash
• 原因可知/不可知故障：Fail-stop

故障	描述	可能类型
磁盘	磁头不寻道、盘片不转、磁介质损伤	Fail-stop
磁盘坏道	磁头划伤引起的；宇宙射线引起位反转	Fail-stop，ADB
主板、板卡故障		Crash
网络故障	网卡位反转、大量丢包；电源故障、背板故障	Byzantine，Omission
网络分区	网络引起节点划分为不同子集，子集中相通，子集间不通	Performance
内存故障	内存出错，数据被篡改	ADB
线缆故障	服务器光模块频繁up和down	Performance，Omission
内核崩溃		Crash
CPU故障		Omission，Crash
电源故障		Omission
软件故障	进程Crash、内存踩坏、状态不一致、配置错误、软件bug	Byzantine

5. 拜占庭将军问题

拜占庭将军问题是一个协议问题，拜占庭帝国军队的将军们必须全体一致的决定是否攻击某一支敌军。 问题是这些将军在地理上是分隔开来的，并且将军中存在叛徒。 叛徒可以任意行动以达到以下目标：

• 欺骗某些将军采取进攻行动；
• 促成一个不是所有将军都同意的决定，如当将军们不希望进攻时促成进攻行动；
• 或者迷惑某些将军，使他们无法做出决定。

如果叛徒达到了这些目的之一，则任何攻击行动的结果都是注定要失败的，只有完全达成一致的努力才能获得胜利。 拜占庭假设是对现实世界的模型化，由于硬件错误、网络拥塞或断开以及遭到恶意攻击，计算机和网络可能出现不可预料的行为。