一致性問題以及特殊情況下的解決方法

一致性就是相互獨立的節(jié)點之間如何達(dá)成一項決議的問題

假設(shè)一個具有 N 個節(jié)點的分布式系統(tǒng),當(dāng)其滿足以下條件時,我們說這個系統(tǒng)滿足一致性:

  1. 全認(rèn)同(aggreement):所有 N 個幾點都認(rèn)同一個結(jié)果

  2. 值合法(validity):該結(jié)果必須由 N 個節(jié)點中的節(jié)點提出

  3. 可結(jié)束(termination):決議過程在一定時間內(nèi)結(jié)束,不會無休止的進(jìn)行下去

看似很簡單,但實現(xiàn)起來并不輕松,因為面臨著以下幾個問題:

  • 消息傳遞異步無序(asynchronous):現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)不是一個可靠的信道,存在消息延時,丟失,節(jié)點間消息傳遞做不到同步有序(synchronous)

  • 節(jié)點宕機(fail-stop):節(jié)點持續(xù)宕機,不會恢復(fù)

  • 節(jié)點宕機恢復(fù)(fail-recover):節(jié)點宕機一段時間后恢復(fù),在分布式系統(tǒng)中較為常見

  • 網(wǎng)絡(luò)分化(network partition):網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)問題,將 N 個節(jié)點隔離成多個部分

  • 拜占庭將軍問題(byzantine failure):節(jié)點或宕機或邏輯失敗,甚至不按套路拋出干擾決議的信息

問題

  1. 異步環(huán)境(asynchronous) 下,節(jié)點宕機(fail-stop)

  2. 異步環(huán)境(asynchronous) 下,節(jié)點宕機恢復(fù)(fail-recover)、網(wǎng)絡(luò)分化(network partition)

2PC 解決單節(jié)點宕機

節(jié)點包括 coordinator 和 participants

在不宕機的情況下可以滿足一致性

在第一階段出了問題,回滾就完事兒了

主要是在第二階段

coordinator 宕機:會有 watchdog 作為監(jiān)聽備份,query 其他的 participants 來確定最終的命令是什么,繼續(xù)執(zhí)行。

participants 宕機:與前面類似

但是,在 Phase2 出現(xiàn)了協(xié)調(diào)者和參與者都掛掉的情景

Coordinator 剛發(fā)出一個請求給其中一個 Participant,此時并沒有發(fā)送給其他的 Participants 并沒有收到消息,此時,前面兩者宕機,備用 Coordinator 并不能通過其他的 Participants 來判斷那個宕機的 Participant 是什么狀態(tài) A.commited B.rollback C.propose 所以一旦其他 participants 的操作與宕機的那個不一致,則會造成數(shù)據(jù)的不一致,所以會造成堵塞

3PC

三階段即 propose、precommit、commit 這三個階段,

其中有 watchdog 和 狀態(tài)記錄(logging) 的應(yīng)用

Phase1:如果 coordinator 未收到 participant(宕機) 的 vote,則中止事務(wù)

Phase2:如果未收到 participant(宕機),因為已經(jīng)投票了,不然不能進(jìn)入 Phase2,所以繼續(xù) commit,participant 恢復(fù)后自行查看 Log 來決定是否 commit

Phase3:同上

3PC 解決了 2PC 的阻塞(不用搖擺判斷是否 commit 還是 abort),還增加了宕機恢復(fù)后的處理。

參考資料 分布式系統(tǒng)理論基礎(chǔ) - 一致性、2PC和3PC

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