两万字深度介绍分布式系统原理！【收藏版】 - 墨天轮文档

两万字深度介绍分布式系统原理！【收藏版】

海尔塔啾啾

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2020-02-10

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出处：数据和云公众号（ID：OraNews），聚焦数据技术和云未来，Oracle、MySQL、

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作者：GuanzhouSong

1概念

1.1模型

1.2副本

1.3衡量分布式系统的指标

2分布式系统原理

2.1数据分布方式

2.2基本副本协议

2.3Lease机制

2.4Quorum机制

2.5日志技术

2.6两阶段提交协议

2.7MVCC

2.8Paxos协议

2.9CAP

1概念

1.1模型

节点

在具体的工程项目中，一个节点往往是一个操作系统上的进程。在本文的模

型中，认为节点是一个完整的、不可分的整体，如果某个程序进程实际上由

若干相对独立部分构成，则在模型中可以将一个进程划分为多个节点。

异常

1.机器宕机：机器宕机是最常见的异常之一。在大型集群中每日宕机

发生的概率为千分之一左右，在实践中，一台宕机的机器恢复的时间

通常认为是24小时，一般需要人工介入重启机器。

2.网络异常：消息丢失，两片节点之间彼此完全无法通信，即出现

了“网络分化”；

消息乱序，有一定的概率不是按照发送时的顺序依次到达目的节点，考虑使

用序列号等机制处理网络消息的乱序问题，使得无效的、过期的网络消息不

影响系统的正确性；

数据错误；不可靠的TCP，TCP协议为应用层提供了可靠的、面向连接的传

输服务，但在分布式系统的协议设计中不能认为所有网络通信都基于TCP

协议则通信就是可靠的。

TCP协议只能保证同一个TCP链接内的网络消息不乱序，TCP链接之间的

网络消息顺序则无法保证。

3.分布式三态：如果某个节点向另一个节点发起RPC(Remote

procedurecall)调用，即某个节点A向另一个节点B发送一个消息，

节点B根据收到的消息内容完成某些操作，并将操作的结果通过另一

个消息返回给节点A，那么这个RPC执行的结果有三种状态：“成

功”、“失败”、“超时（未知）”，称之为分布式系统的三态。

4.存储数据丢失:对于有状态节点来说，数据丢失意味着状态丢失，通

常只能从其他节点读取、恢复存储的状态。

5.*异常处理原则*：被大量工程实践所检验过的异常处理黄金原则

是：任何在设计阶段考虑到的异常情况一定会在系统实际运行中发

生，但在系统实际运行遇到的异常却很有可能在设计时未能考虑，所

以，除非需求指标允许，在系统设计时不能放过任何异常情况。

1.2副本

副本（replica/copy）指在分布式系统中为数据或服务提供的冗余。对于数

据副本指在不同的节点上持久化同一份数据，当出现某一个节点的存储的数

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