分布式理论

川长思鸟来 2023-09-23 22:41 15阅读 0赞

**目录**

1.定义

2.关键技术

3.关键问题

4.基本定理

4.1.CAP定理

4.2.BASE定理

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## 1.定义 ##

分布式的本质是一系列计算机集群通过网络共同完成一串连贯的任务。

## 2.关键技术 ##

分布式主要关注的几个关键点技术是：

1.  性能
2.  容错
3.  通信

**性能：**

可扩展性，可扩展性指的是当资源扩展时，整个系统能对应得到计算性能和吞吐量的提升。比如使用了负载均衡，1个结点扩展为了3个结点，那么对应的整个系统的计算能力和吞吐量就应该提升为原来的3倍，当然性能堆叠是会有损失的，比如负载均衡扩展后相应的还需要引入一个负载均衡计算的中间层，负载均衡计算以及这个中间层和业务结点的网络通信中损耗掉一部分性能。

所以整个系统应该是向提升为原来性能的3倍这个理想标准靠近，如果远远低于这个理想标准，那么就要排查一下哪里造成了性能的大量损耗，是否出现了问题。

**容错：**

分布式集群会将一个不常见的问题变得常见，比如1台电脑1年会有3次卡死，那么1个1000台电脑的集群，1天会卡死3台。因此分布式系统的容错能力是很重要的，容错的核心是保证

*  可用性
    
    可用性是容错必须保证的核心点，当系统出现异常时要尽量保证系统能继续使用。
 *  可恢复性
    
    可用性是容错尽量要保证的点，当分布式集群出现了问题，是否还能进行恢复？比如单节点故障，那么这个结点的历史数据是否有保存等这些点都是要考虑的。
    
    保存数据有两种实现方法：
    
     *  非易失性存储
        
        将数据存储在磁盘上，这样即使结点故障，后期修复的时候直接从磁盘上恢复数据即可。使用非易失性的存储是最简单的保存数据的方法。
     *  复制
        
        让数据在所有结点上进行复制、共享，这样即使是单节点故障，全局仍然是记录有数据的，后期修复的时候去其他节点同步数据即可。复制会存在一个问题，即不同结点间很容易因为一些问题造成状态的不同步。这个问题可以解决，但是解决的难度很大，成本很高。

**通信：**

目前来说分布式系统中结点的通信都是使用RPC，但是如何实现RPC很多地方是值得考虑的。

通信协议之间各自性能均不相同，应用层是选用速度快但是安全性不高的HTTP、还是选用安全性高但是速度不快的HTTPS；传输层是选用可靠但速度慢的TCP，还是选用速度快但是不可靠的UDP，等等......

## 3.关键问题 ##

**一致性问题：**

一致性其实是容错带来的一个问题，为了容错一个数据往往存在多份，放在不同的结点，一个更新操作后面往往伴随着多个同步操作，来达到数据的一致性。这也就意味着分布式系统中有很多时间节点间各自的数据很可能往往处于不同版本，不具有一致性。如何保证数据的一致性也是分布式系统经常考虑的问题。

一致性分为两种：

1.  强一致性
2.  弱一致性

**强一致性：**

系统对外提供服务时要时时刻刻对外呈现出一致性，也就是说当系统内部在进行同步操作时系统要拒绝对外提供服务，直到系统内部各结点间的数据达到一致性。

**弱一致性：**

弱一致性，也叫最终一致性，系统对外提供服务时不要求时时刻刻对外呈现出一致性，反正只要最后提供的结果是准确的就行。