? ? 分布式主要是為了提供可擴展性以及高可用性，業(yè)務中使用分布式的場景主要有分布式數(shù)據(jù)庫以及分布式計算。本文是我針對分布式面試做了一些簡單的整理，希望可以幫助到你們。

1 概念

?1.1 模型?

? ?節(jié)點?

在具體的工程項目中，一個節(jié)點往往是一個操作系統(tǒng)上的進程。在本文的模型中，認 為節(jié)點是一個完整的、不可分的整體，如果某個程序進程實際上由若干相對獨立部分 構成，則在模型中可以將一個進程劃分為多個節(jié)點。?

異常?

1. 機器宕機：機器宕機是最常見的異常之一。在大型集群中每日宕機發(fā)生的概 率為千分之一左右，在實踐中，一臺宕機的機器恢復的時間通常認為是24 小 時，一般需要人工介入重啟機器。

2. 網(wǎng)絡異常：消息丟失，兩片節(jié)點之間彼此完全無法通信，即出現(xiàn)了“網(wǎng)絡分 化”；消息亂序，有一定的概率不是按照發(fā)送時的順序依次到達目的節(jié)點，考 慮使用序列號等機制處理網(wǎng)絡消息的亂序問題，使得無效的、過期的網(wǎng)絡消息 不影響系統(tǒng)的正確性；數(shù)據(jù)錯誤；不可靠的TCP，TCP 協(xié)議為應用層提供了可 靠的、面向連接的傳輸服務，但在分布式系統(tǒng)的協(xié)議設計中不能認為所有網(wǎng)絡 通信都基于TCP 協(xié)議則通信就是可靠的。TCP協(xié)議只能保證同一個TCP 鏈接內 的網(wǎng)絡消息不亂序，TCP 鏈接之間的網(wǎng)絡消息順序則無法保證。?

3. 分布式三態(tài)：如果某個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)起RPC(Remote procedure call) 調用，即某個節(jié)點A 向另一個節(jié)點B 發(fā)送一個消息，節(jié)點B 根據(jù)收到的消息內 容完成某些操作，并將操作的結果通過另一個消息返回給節(jié)點A，那么這個RPC 執(zhí)行的結果有三種狀態(tài)：“成功”、“失敗”、“超時（未知）”，稱之為分 布式系統(tǒng)的三態(tài)。

4. 存儲數(shù)據(jù)丟失:對于有狀態(tài)節(jié)點來說，數(shù)據(jù)丟失意味著狀態(tài)丟失，通常只能從 其他節(jié)點讀取、恢復存儲的狀態(tài)。

5. 異常處理原則：被大量工程實踐所檢驗過的異常處理黃金原則是：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，但在系統(tǒng)實際運行遇 到的異常卻很有可能在設計時未能考慮，所以，除非需求指標允許，在系統(tǒng)設 計時不能放過任何異常情況。

1.2 副本

?副本（replica/copy）指在分布式系統(tǒng)中為數(shù)據(jù)或服務提供的冗余。對于數(shù)據(jù)副本指 在不同的節(jié)點上持久化同一份數(shù)據(jù)，當出現(xiàn)某一個節(jié)點的存儲的數(shù)據(jù)丟失時，可以從 副本上讀到數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)副本是分布式系統(tǒng)解決數(shù)據(jù)丟失異常的唯一手段。另一類副本 是服務副本，指數(shù)個節(jié)點提供某種相同的服務，這種服務一般并不依賴于節(jié)點的本地 存儲，其所需數(shù)據(jù)一般來自其他節(jié)點。

副本協(xié)議是貫穿整個分布式系統(tǒng)的理論核心。

副本一致性?

分布式系統(tǒng)通過副本控制協(xié)議，使得從系統(tǒng)外部讀取系統(tǒng)內部各個副本的數(shù)據(jù)在一定 的約束條件下相同，稱之為副本一致性(consistency)。副本一致性是針對分布式系統(tǒng) 而言的，不是針對某一個副本而言。?

1. 強一致性(strong consistency)：任何時刻任何用戶或節(jié)點都可以讀到最近 一次成功更新的副本數(shù)據(jù)。強一致性是程度最高的一致性要求，也是實踐中最 難以實現(xiàn)的一致性。?

2. 單調一致性(monotonic consistency)：任何時刻，任何用戶一旦讀到某個 數(shù)據(jù)在某次更新后的值，這個用戶不會再讀到比這個值更舊的值。單調一致性 是弱于強一致性卻非常實用的一種一致性級別。因為通常來說，用戶只關心從 己方視角觀察到的一致性，而不會關注其他用戶的一致性情況。?

3. 會話一致性(session consistency)：任何用戶在某一次會話內一旦讀到某 個數(shù)據(jù)在某次更新后的值，這個用戶在這次會話過程中不會再讀到比這個值更 舊的值。會話一致性通過引入會話的概念，在單調一致性的基礎上進一步放松 約束，會話一致性只保證單個用戶單次會話內數(shù)據(jù)的單調修改，對于不同用戶 間的一致性和同一用戶不同會話間的一致性沒有保障。實踐中有許多機制正好 對應會話的概念，例如php 中的session 概念。?

4. 最終一致性(eventual consistency)：最終一致性要求一旦更新成功，各個 副本上的數(shù)據(jù)最終將達 到完全一致的狀態(tài)，但達到完全一致狀態(tài)所需要的時間 不能保障。對于最終一致性系統(tǒng)而言，一個用戶只要始終讀取某一個副本的數(shù) 據(jù)，則可以實現(xiàn)類似單調一致性的效果，但一旦用戶更換讀取的副本，則無法 保障任何一致性。

5. 弱一致性(week consistency)：一旦某個更新成功，用戶無法在一個確定 時間內讀到這次更新的值，且即使在某個副本上讀到了新的值，也不能保證在 其他副本上可以讀到新的值。弱一致性系統(tǒng)一般很難在實際中使用，使用弱一 致性系統(tǒng)需要應用方做更多的工作從而使得系統(tǒng)可用。

1.3 衡量分布式系統(tǒng)的指標

?1. 性能：系統(tǒng)的吞吐能力，指系統(tǒng)在某一時間可以處理的數(shù)據(jù)總量，通常可以 用系統(tǒng)每秒處理的總的數(shù)據(jù)量來衡量；系統(tǒng)的響應延遲，指系統(tǒng)完成某一功能 需要使用的時間；系統(tǒng)的并發(fā)能力，指系統(tǒng)可以同時完成某一功能的能力，通 常也用QPS(query per second)來衡量。上述三個性能指標往往會相互制約， 追求高吞吐的系統(tǒng)，往往很難做到低延遲；系統(tǒng)平均響應時間較長時，也很難 提高QPS。

2. 可用性：系統(tǒng)的可用性(availability)指系統(tǒng)在面對各種異常時可以正確提供 服務的能力。系統(tǒng)的可用性可以用系統(tǒng)停服務的時間與正常服務的時間的比例 來衡量，也可以用某功能的失敗次數(shù)與成功次數(shù)的比例來衡量。可用性是分布 式的重要指標，衡量了系統(tǒng)的魯棒性，是系統(tǒng)容錯能力的體現(xiàn)。

3. 可擴展性：系統(tǒng)的可擴展性(scalability)指分布式系統(tǒng)通過擴展集群機器規(guī)模 提高系統(tǒng)性能（吞吐、延遲、并發(fā)）、存儲容量、計算能力的特性。好的分布 式系統(tǒng)總在追求“線性擴展性”，也就是使得系統(tǒng)的某一指標可以隨著集群中 的機器數(shù)量線性增長。

4. 一致性：分布式系統(tǒng)為了提高可用性，總是不可避免的使用副本的機制，從 而引發(fā)副本一致性的問題。越是強的一致的性模型，對于用戶使用來說使用起 來越簡單。

本文就先寫到這里，面試中常問的一些題目我都有整理的，后面會持續(xù)更新，感謝支持

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