一个实体服务器(计算机)的抽象名称。
用网络连接的两个节点不再连通(如:断网)时,节点被分成了多个独立区域。
相较于普通的XXX分散在同一个节点而言,分布式XXX分指XXX散在不同的节点上,节点间通常用网络连接在一起实现原有的XXX功能。
在发生分区的分布式系统中,分散的两个节点间进行读写时,仅能保证CAP中的两个,其中之一必须牺牲。
一致性(Consistency):对某个指定的客户端来说,读操作保证能够返回最新的写操作结果。
可用性(Availability):非故障节点将在合理的时间内返回合理的响应(不是错误或超时)。
分区容错性(Partition tolerance):当网络分区发生时,系统将继续正常运作。
定理理解如下:
强一致性(Strong Consistency):指CAP定理中的一致性。关系型数据库通常采用强一致性。
弱一致性(Weak consistency):与强一致性相反,允许读到错误的数据,即:写入的数据可能丢失。
最终一致性(Eventual Consistency):写入数据后,允许中间读到的数据不一致,但经过一定时间后,读到的数据都会变成之前写入的,通常为异步备份。如:因果一致性、读己之所写、会话一致性、单调读一致性和单调写一致性。
虽然CAP定理已经指出CAP三者不可兼得,但BASE理论是在保证P的情况下,可适当降低A来改善C。
基本可用(Basically Available):基本可用指的是系统仍然可以正常使用,只是效率变低了或是核心功能仍然可用。
软状态(Soft state):原节点和副本节点之间的数据同步允许存在一定时延。
最终一致性(Eventual consistency):如上所述。
指一个完整的执行单元(unit),可以由一个或多个操作组成,具有ACID属性。
原子性(atomicity):一个事务中的操作要么都做,要么都不做。
一致性(consistency):事务执行成功时,数据正常更新,事务执行失败时,回滚到事务执行前的状态。
隔离性(isolation):事务间的执行不会相互干扰,即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是不可见的。
持久性(durability):持久性也称永久性(permanence),指一个事务一旦提交,数据将永久性的改变。
多个事务并发执行时,不同事务隔离级别下,可能出现如下问题:
脏读(Dirty Read):读到了因事务回滚而失效的值。
不可重读(Nonrepeatable Read):读取某一个指定行时,多次重复读取到的值不同。
幻读(Phantom Read):按照相同条件筛选行时,得到的行数发生改变。
适当牺牲事务的隔离性,以提高事务并发效率。
读未提交的(Read uncommitted):一个事务未提交时,其修改的值可以被另一个事务读取到。相当于什么都没做,脏读、不可重读、幻读问题都存在。
读已提交的(Read committed):一个事务只有提交后,其修改的值才能被其他事务读取到。读到的值不存在事务回滚,解决了脏读问题,但存在多个事务提交,导致不可重读和幻读存在。
可重复读取(Repeatable read):一个事务内多次读取同一个数据,其值不会因其他事务的修改和提交而发生改变。解决了脏读、不可重读问题,但其他事务提交仍然可以导致幻读问题。
可串行化(Serializable):事务在逻辑上的串行执行,可通过合理的并行调度来实现。属于最高的事务隔离级别,脏读、不可重读和幻读都已解决。
计算可分为串行计算和并行计算,而分布式计算仅对可以并行计算的任务才是有意义的,故:分布式计算也是一种特殊的并行计算。通过将计算拆分为多个可以并行的计算,将其分配到不同计算机上实现并行执行。
相关的概念还有:网格计算、云计算。
把数据分散到不同节点上存储。
可应用于大数据存储和计算的分布式框架,Hadoop框架最核心的设计就是:分布式文件系统HDFS(Hadoop Distributed File System)和并行运算编程模型MapReduce。
单仲裁设备集群(Single quorum device cluster ):只要有一个节点能够提供服务,集群就可以继续提供服务,是否可用仲裁由共享的数据中心决定。
多数节点集仲裁集群(Majority Node Set Quorum):指每个节点都参与仲裁,故障发生后,只有具有大多数(总数的一半+1)节点的部分可以继续运行,其余节点的必须下线,若不存在大多数节点,则集群停止服务。
解决单点故障问题。
主可被读写,从仅可读,主从均在线。主从之间存在数据交换,且从的更新源于主,主从都拥有全量数据。主一旦出问题,从之间会重新选出一个主。主和从都可为多个,但由于多主的配置麻烦,通常采用一主多从的模式。
主提供服务,被不提供服务,主异常后由被接管提供服务。
与主备类似。
将主节点的数据同步复制到从节点。
读写分别在不同的网络节点上执行。目的是提高数据的访问性能。
读写节点之间的数据同步方式有:
异步:写请求的返回和数据同步并行的。
全同步:写请求同步到所有读节点后才返回写请求。
半同步:写请求同步到部分读节点后就可以返回写请求。
本意指存储临时数据的存储器,通常也指被临时存储而不需要持久化的数据,使用缓存的目的是提高系统性能。
原节点和副本节点的数据完全相同。
需要在多个节点间提交和回滚的事务。
两阶段提交(two-phase commit, 2PC):分为准备和提交两个阶段,需要引入一个协调者,阶段1时,协调者向所有节点发送准备请求,通常各节点会有日志记录,阶段2时,协调者向所有节点发起提交或是回滚请求。
三阶段提交(three-phase commit, 3PC):分为准备、预提交和提交三个阶段,引入了超时机制,如果节点等待预提交超时,则中断事务,如果节点等待提交超时,则提交事务。
多个节点就某一件事达成共识,其中最为有效的是Paxos算法,用于领导(Leader)节点节点故障后,重新选举出新的领导节点。Raft算法是Paxos算法的一种简化实现。
使不同网络节点之间的数据达到一致。
Gossip算法通过节点间的随机通信,类似疫情传播,能够使网络节点间的数据达到最终一致,具有去中心化、容错和指数级收敛速度的特点。
跨网络节点间互斥的访问同一个资源,即:跨节点的进程或线程间同步。
分布式协调功能的一种实现。分布式锁必须高可用,否则就失去了“锁”的意义。锁要高可用就必须在其他节点存储副本,避免单点故障。要在其他节点存储副本就必须考虑多节点的分布式一致性问题。所以高可用的分布式锁实现比较难。
基于数据库实现分布式锁;
基于缓存(Redis等)实现分布式锁;
基于Zookeeper实现分布式锁;
通过集群来实现系统的高可用。
同一个程序在一台机器上开多个。
单个节点故障导致整个系统故障。
根据某种策略将流量发送到指定节点。节点资源作为热点数据,本身不一定大,处理也不耗时,但访问访问流量很高,导致单点的耗时都在网络排队上。解决单点网络流量过高的问题。
系统在指定时间段内连续运行而不会出现故障的能力,通常用5个9来衡量,即:系统在99.999%的时间都是可用的。需要增加冗余(备份)节点解决单点故障问题,进而提高可用性。
一般指数据的持久化,将数据永久保存,如:将数据从内存保存到磁盘。
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