分布式系统模型 | 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第8天

故障模型

1、Byzantine failure:节点可以任意篡改发送给其他节点的数据

2、Authentication detectable byzantine failure (ADB):Byzantine failure的特例,节点可以篡改数据,但不能伪造其他节点的数据

3、Performance failure:节点未在特定时间段内收到数据,即时间太早或太晚

4、Omission failure:节点收到数据的时间无限晚,即收不到数据

5、Crash failure:在Omission failure的基础上,增加了节点停止响应的假设,持续性的Omission failure

6、Fail-stop failure:在Crash failure的基础上,增加了错误可检测的假设

故障举例:

磁盘故障、磁盘坏道或坏块、服务器主板或板卡故障、网络故障、网络分区、内存故障、线缆故障、内核崩溃、CPU故障、电源故障和软件故障等。

拜占庭将军问题

两将军问题

定义:

两支军队的将军只能派信使穿越敌方领土互相通信,以此约定进攻时间。该问题希望求解如何在两名将军派出的任何信使都可能被俘虏的情况下,就进攻时间达成共识

结论:

两将军问题是被证实无解的电脑通信问题,两支军队理论上永远无法达成共识

TCP三次握手是在两个方向确认报的序列号,增加了超时重传,是两将军问题的一个工程解

三将军问题

两个“忠将”A和B,一个“叛徒”C,互相传递消息,消息可能丢失,也可能被篡改,当有一个将军是“叛徒”(即出现拜占庭故障)时,整个系统无法达成一致。由于“叛徒”C的存在,将军A和将军B获得不同的信息。这样将军A获得2票进攻1票撤退的信息,将军B获得1票进攻2票撤退的信息,产生了不一致。

四将军问题

将军D作为消息分发中枢,约定如果没收到消息则执行撤退.

(1)如果D为“叛徒”,ABC无论收到任何消息,总能达成一致

(2)D为“忠将”,ABC有2人将D的消息进行正确的传递,同样能保证最终决策符合大多数

进而能够证明,当有3m+1个将军,m个“叛徒”时,可以进行m轮协商,最终达成一致

共识和一致性

最终一致性:当C写完后,A和B必须读到一致的数据。

线性一致性:当A读到更新的值后,必须同步给其他人。

时间和事件顺序

1、如果a和b是在相同节点上的两个事件,a在b之前发生,则定义:a->b

2、如果事件a表示某个节点发送某条消息,b是另一个节点接受这条消息,则有:a->b

3、如果有a->b且b->c,则有:a->c