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一、前言
在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，分布式系統(tǒng)已經(jīng)成為一個無法避免的組件，如zookeeper已經(jīng)成為了工業(yè)屆的標準。所以對于大數(shù)據(jù)的研究，也必須要研究分布式系統(tǒng)的特點。
二、集中式系統(tǒng)
由一臺或多臺計算機組成的中心節(jié)點，數(shù)據(jù)集中存儲在這個中心節(jié)點中，并且整個系統(tǒng)的所有業(yè)務單元都集中部署在這個中心節(jié)點上，系統(tǒng)的所有功能均由其集中處理。其部署簡單，不用考慮多個節(jié)點間的分布式協(xié)作問題。
三、分布式系統(tǒng)
分布式系統(tǒng)是一個由硬件或軟件組件分布在不同的網(wǎng)絡計算機上，彼此之間僅僅通過消息傳遞進行通信和協(xié)調的系統(tǒng)。其擁有如下特點
3.1 分布性
分布式系統(tǒng)中的多臺計算機都會在空間中隨意分布，同時，機器的分布情況也會隨時變動。
3.2 對等性
分布式系統(tǒng)中的計算機沒有主/從之分，既沒有控制整個系統(tǒng)的主機，也沒有被控制的從機，組成分布式系統(tǒng)的所有計算機節(jié)點都是對等的，副本指的是分布式系統(tǒng)對數(shù)據(jù)和服務提供的一種冗余方式，為了對外提供高可用的服務，我們往往會對數(shù)據(jù)和服務進行副本處理。數(shù)據(jù)副本是指在不同的節(jié)點上持久化同一份數(shù)據(jù)，當某一個節(jié)點上存儲的數(shù)據(jù)丟失時，可以從副本上讀取到該數(shù)據(jù)，這是解決分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失問題最為有效的手段。服務副本是只多個節(jié)點提供同樣的服務，每個節(jié)點都有能力接受來自外部的請求并進行相應的處理。
3.3 并發(fā)性
同一分布式系統(tǒng)中的多個節(jié)點，可能會并發(fā)地操作一些共享資源，諸如數(shù)據(jù)庫或分布式存儲等，如何高效地協(xié)調分布式并發(fā)操作也成為了分布式系統(tǒng)架構與設計中最大的挑戰(zhàn)之一。
3.4 缺乏全局時鐘
典型的分布式系統(tǒng)由一系列在空間上隨意分布的多個進程組成，具有明顯的分布性，這些進程之間通過交換消息來進行互相通信，因此，在分布式系統(tǒng)中，很難定義兩個時間究竟誰先誰后，原因就是因為分布式系統(tǒng)缺乏一個全局的時鐘序列控制。
3.5 故障總是會發(fā)生
組成分布式系統(tǒng)的所有計算機，都有可能發(fā)生任何形式的故障，任何在設計階段考慮到的異常情況，一定會在系統(tǒng)實際運行中發(fā)生。
四、分布式環(huán)境的問題
4.1 通信異常
從集中式到分布式，必然引入了網(wǎng)絡因素，而由于網(wǎng)絡本身的不可靠性，因此就引入了額外的問題。分布式系統(tǒng)各節(jié)點之間的網(wǎng)絡通信能夠正常進行，其延時也會遠大于單機操作，在消息的收發(fā)過程中，消息丟失和消息延遲變得十分普遍。
4.2 網(wǎng)絡分區(qū)
當網(wǎng)絡發(fā)生異常情況時，導致分布式系統(tǒng)中部分節(jié)點之間的網(wǎng)絡延時不斷增大，最終導致組成分布式胸的所有節(jié)點中，只有部分節(jié)點之間能夠正常通信，而另一些節(jié)點則不能，這種現(xiàn)象稱之為網(wǎng)絡分區(qū)，當網(wǎng)絡分區(qū)出現(xiàn)時，分布式系統(tǒng)會出現(xiàn)局部小集群，在極端情況下，這些局部小集群會獨立完成原本需要整個分布式系統(tǒng)才能完成的功能，包括對數(shù)據(jù)的事務處理，這就對分布式一致性提出了非常大的挑戰(zhàn)。
4.3 三態(tài)
由于網(wǎng)絡可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此分布式系統(tǒng)的每一次請求與響應，存在特有的三態(tài)概念：成功、失敗、超時。當網(wǎng)絡在異常情況下，可能會出現(xiàn)超時現(xiàn)象，通常由以下兩種情況：1. 由于網(wǎng)絡原因，該請求并沒有被成功地發(fā)送到接收方，而是在發(fā)送過程就發(fā)生了消息丟失現(xiàn)象。2. 該請求成功的被接收方接受后，并進行了處理，但是在將響應反饋給發(fā)送方時，發(fā)生了消息丟失現(xiàn)象。
4.4 節(jié)點故障
節(jié)點故障是指組成分布式系統(tǒng)的服務器節(jié)點出現(xiàn)宕機或僵死現(xiàn)象，每個節(jié)點都有可能出現(xiàn)故障，并且煤炭都在發(fā)生。
五、從ACID到CAP/BASE
5.1 ACID
事務是由一系列對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進行訪問與更新的操作所組成的一個程序執(zhí)行單元，狹義上的食物特指數(shù)據(jù)庫事務。一方面，當多個應用程序并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時，食物可以在這些應用程序之間提供一個隔離方法，以防止彼此的操作相互干擾，另一方面，食物為數(shù)據(jù)庫操作序列提供了一個從失敗中恢復到正常狀態(tài)的方法，同時提供了數(shù)據(jù)庫即使在宜昌狀態(tài)下仍能保持數(shù)據(jù)一致性的方法。事務具有原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability），簡稱ACID。
① 原子性，指事務必須是一個原子的操作序列單元，事務中包含的各項操作在一次執(zhí)行過程中，只允許出現(xiàn)以下兩種狀態(tài)之一，全部成功執(zhí)行，全部不執(zhí)行。任何一項操作失敗都將導致整個事務失敗，同時其他已經(jīng)被執(zhí)行的操作都將被撤銷并回滾，只有所有操作全部成功，整個事務才算是成功完成。
② 一致性，指事務的執(zhí)行不能破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性和一致性，一個事務在執(zhí)行之前和執(zhí)行之后，數(shù)據(jù)庫都必須處于一致性狀態(tài)，即事務執(zhí)行的結果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)轉變到另一個一致性狀態(tài)，因此當數(shù)據(jù)庫只包含成功事務提交的結果時，就能說數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)，而如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生故障，有些事務尚未完成就被迫中斷，這些未完成的事務對數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀態(tài)。
③ 隔離性，指在并發(fā)環(huán)境中，并發(fā)的事務是相互隔離的，一個事務的執(zhí)行不能被其他事務干擾，即不同的事務并發(fā)操作相同的數(shù)據(jù)時，每個事務都有各自完整的數(shù)據(jù)空間，即一個事務內部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能相互干擾。
④ 持久性，指一個事務一旦提交，他對數(shù)據(jù)庫中對應數(shù)據(jù)的狀態(tài)變更就應該是永久的，即一旦某個事務成功結束，那么它對數(shù)據(jù)庫所做的更新就必須被永久的保存下來，即使發(fā)生系統(tǒng)崩潰或者宕機故障，只要數(shù)據(jù)庫能夠重新啟動，那么一定能夠將其恢復到事務成功結束時的狀態(tài)。
5.2 分布式事務
分布式事務是指事務的參與者、支持事務的服務器、資源服務器以及事務管理器分別位于分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點上，通常一個分布式事務中會涉及對多個數(shù)據(jù)源或業(yè)務系統(tǒng)的操作。一個分布式事務可以看做是由多個分布式的操作序列組成，通常可以把這一系列分布式的操作序列稱為子事務。由于在分布式事務中，各個子事務的執(zhí)行是分布式的，因此要實現(xiàn)一種能夠保證ACID特性的分布式事務處理系統(tǒng)就顯得格外復雜。
5.3 CAP
CAP理論告訴我們，一個分布式系統(tǒng)不可能同時滿足一致性、可用性、分區(qū)容錯性這三個基本需求，最多只能同時滿足其中的兩個。
① 一致性，指數(shù)據(jù)在多個副本之間是否能夠保持一致的特性，在一致性的需求下，當一個系統(tǒng)在數(shù)據(jù)一致的狀態(tài)下執(zhí)行更新操作后，應該保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)仍然處于一致狀態(tài)。對于一個將數(shù)據(jù)副本分布在不同分布式節(jié)點上的系統(tǒng)來來說，如果對第一個結點的數(shù)據(jù)進行了更新操作并且成功后，卻沒有使得第二個節(jié)點上的數(shù)據(jù)得到相應的更新，于是在對第二個結點的數(shù)據(jù)進行讀取操作時，獲取的仍然是老數(shù)據(jù)（臟數(shù)據(jù)），這就是典型的分布式數(shù)據(jù)不一致的情況，在分布式系統(tǒng)中，如果能夠做到針對一個數(shù)據(jù)項的更新操作執(zhí)行成功后，所有的用戶都可以讀取到期最新的值，那么這樣的系統(tǒng)就被認為具有強一致性。
② 可用性，指系統(tǒng)提供的服務必須一直處于可用的狀態(tài)，對于用戶的每一操作請求總是能夠在有限的時間內返回結果。
③ 分區(qū)容錯性，分布式系統(tǒng)在遇到任何網(wǎng)絡分區(qū)故障時，仍然需要能夠保證對外提供滿足一致性和可用性的服務，除非是整個網(wǎng)絡環(huán)境都發(fā)生了故障。
5.4 BASE
BASE是基本可用（Basically Available）、Soft state（弱狀態(tài)）、Eventually consistent（最終一致性）三個短語的簡寫。
① 基本可用，指分布式系統(tǒng)在出現(xiàn)不可預知故障時，允許損失部分可用性，如響應時間上的損失或功能上的損失。
② 弱狀態(tài)，也稱為軟狀態(tài)，指允許系統(tǒng)中的二數(shù)據(jù)存在中間狀態(tài)，并認為該中間狀態(tài)的存在不會影響系統(tǒng)的整體可用性，即允許系統(tǒng)在不同節(jié)點的數(shù)據(jù)副本之間進行數(shù)據(jù)同步的過程存在延時。
③ 最終一致性，指系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)副本，在經(jīng)過一段時回見的同步后，最終能夠達到一個一致的狀態(tài)，因此最終一致性的本質是需要系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)能夠達到一致，而不需要實時保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的強一致性。
六、總結
這篇博文主要介紹了分布式的一些相關知識，更詳細的知識之后會給出。謝謝各位園友的觀看~