分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)有哪些？
2個回答
瘋狂天蝎5星評價
2020-04-30 15:09:28
共識機制已經(jīng)成為了目前區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵瓶頸。
單一的共識算法均存在各種問題，如PoW算法存在消耗大量計算資源及性能低下的問題，PoS或DPoS存在富豪統(tǒng)治”問題，融合多種共識算法優(yōu)勢的想法正受到越來越廣泛的關(guān)注。
在本期推送中，我們會先了解分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，以及共識算法的理論基礎(chǔ);在接下來的幾期推送中，我們將基于理論來分析幾個區(qū)塊鏈項目廣泛采用的共識算法，最后詳細解釋迅雷鏈是如何優(yōu)化提升共識效率和可用性的。
分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
區(qū)塊鏈是一個分布式系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)碰到的第一個問題就是一致性問題。
在分布式系統(tǒng)中，一致性是指：對于系統(tǒng)中的多個服務(wù)節(jié)點，給定一系列操作，在協(xié)議（往往通過某種共識算法）保障下，試圖使得他們對處理結(jié)果達成某種程度的一致。
如果一個分布式系統(tǒng)無法保證處理結(jié)果一致的話，那任何建立于其上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都無法正常工作。
分布式系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：
1）資源受限：節(jié)點間的通信需要通過網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)存在帶寬限制和時延，節(jié)點也無法做到瞬間響應(yīng)和高吞吐。
2）故障的獨立性：系統(tǒng)的任何一個模塊都可能發(fā)生故障，如節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)通訊是不可靠的，隨時可能發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障或任意延遲;節(jié)點的處理可能是錯誤的，甚至節(jié)點自身隨時可能宕機。
3）不透明性：分布式系統(tǒng)中任何組件所在的位置、性能、狀態(tài)、是否故障等情況對于其它組件來說都是不可見的、也無法預(yù)知的。
4）并發(fā)：分布式系統(tǒng)的目的，是為了更好的共享資源。同步調(diào)用會讓系統(tǒng)阻塞，因此節(jié)點間通信通常設(shè)計成異步的。
5）缺乏全局時鐘：在程序需要協(xié)作時，它們通過交換消息來協(xié)調(diào)它們的動作。緊密的協(xié)調(diào)經(jīng)常依賴于對程序動作發(fā)生時間的共識，但是，實際上網(wǎng)絡(luò)上計算機同步時鐘的準確性受到極大的限制，即沒有一個一致的全局時間的概念。這是通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息作為唯一的通信方式這一事實帶來的直接結(jié)果。
由于上述挑戰(zhàn)的存在，分布式系統(tǒng)中的一致性保證機制是分布式系統(tǒng)設(shè)計中最關(guān)鍵也是最有難度的領(lǐng)域，分布式系統(tǒng)中關(guān)于一致性的理論基礎(chǔ)已經(jīng)比較完善，在理論指導(dǎo)下，學(xué)術(shù)界和業(yè)界都提出了很多的共識算法試圖解決分布式系統(tǒng)中的一致性問題。
假以時日8星評價
2020-04-30 15:10:36
布式的處理方式越來越受到業(yè)界的青睞——計算機系統(tǒng)正在經(jīng)歷一場前所未有的從集中式向分布式架構(gòu)的變革。今天，我們就來看看關(guān)于分布式的精華問答吧!
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Q：什么是分布式緩存?
A：為了提高性能和響應(yīng)時間，在應(yīng)用程序(通常是Web應(yīng)用程序)中“部署”并確保數(shù)據(jù)從內(nèi)存加載而不是從磁盤加載(速度更慢)的解決方案。
如果要在單臺機器上使用高速緩存，那么看起來很簡單 - 只需從內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫中加載最活躍的數(shù)據(jù)(例如Guava Cache實例)，然后從中提供。當必須在集群中工作時，它變得有點復(fù)雜 - 例如5個應(yīng)用節(jié)點以循環(huán)方式向用戶提供請求。
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Q：如何實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的高可用性?
A：高可用性的前提是：保證服務(wù)系統(tǒng)能夠持續(xù)工作，實現(xiàn)高可用性一般有兩種手段： 一種是通過第三方軟件/組件保證系統(tǒng)的可用性;另一種是軟件/組件自身己具備高可用的技術(shù)實現(xiàn)。
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Q：分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢
A：分布式可繁也可以簡，最簡單的分布式就是大家最常用的，在負載均衡服務(wù)器后加一堆web服務(wù)器，然后在上面搞一個緩存服務(wù)器來保存臨時狀態(tài)，后面共享一個數(shù)據(jù)庫，其實很多號稱分布式專家的人也就停留于此，大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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Q：分布式與集群的區(qū)別是什么?
A：分布式：一個任務(wù)分給多臺機器去做，減少單個任務(wù)的執(zhí)行時間。
集群：提高單位時間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)數(shù)。
例如：一個任務(wù)由10個子任務(wù)組成，每個子任務(wù)單獨執(zhí)行需要1個小時，則在一臺服務(wù)器上執(zhí)行該任務(wù)需要10個小時。
分布式方案：提供10臺服務(wù)器，每臺服務(wù)器只處理一個子任務(wù)，不考慮任務(wù)間的依賴關(guān)系，執(zhí)行完這個任務(wù)只需要一個小時。
集群方案：同樣提供10臺服務(wù)器，每臺服務(wù)器都能獨立處理這個任務(wù)。假設(shè)有10個任務(wù)同時到達，10個服務(wù)器將同時工作，10小時后，10個任務(wù)同時完成，同樣是一個小時完成一個任務(wù)。
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Q：分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
A：分布式系統(tǒng)需要大量機器協(xié)作，面臨諸多的挑戰(zhàn)：
第一，異構(gòu)的機器與網(wǎng)絡(luò)：
分布式系統(tǒng)中的機器，配置不一樣，其上運行的服務(wù)也可能由不同的語言、架構(gòu)實現(xiàn)，因此處理能力也不一樣;節(jié)點間通過網(wǎng)絡(luò)連接，而不同網(wǎng)絡(luò)運營商提供的網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延時、丟包率又不一樣。怎么保證大家齊頭并進，共同完成目標，這四個不小的挑戰(zhàn)。
第二，普遍的節(jié)點故障：
雖然單個節(jié)點的故障概率較低，但節(jié)點數(shù)目達到一定規(guī)模，出故障的概率就變高了。分布式系統(tǒng)需要保證故障發(fā)生的時候，系統(tǒng)仍然是可用的，這就需要監(jiān)控節(jié)點的狀態(tài)，在節(jié)點故障的情況下將該節(jié)點負責的計算、存儲任務(wù)轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點
第三，不可靠的網(wǎng)絡(luò)：
節(jié)點間通過網(wǎng)絡(luò)通信，而網(wǎng)絡(luò)是不可靠的?？赡艿木W(wǎng)絡(luò)問題包括：網(wǎng)絡(luò)分割、延時、丟包、亂序。相比單機過程調(diào)用，網(wǎng)絡(luò)通信最讓人頭疼的是超時：節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)出請求，在約定的時間內(nèi)沒有收到節(jié)點B的響應(yīng)，那么B是否處理了請求，這個是不確定的，這個不確定會帶來諸多問題，最簡單的，是否要重試請求，節(jié)點B會不會多次處理同一個請求。
總而言之，分布式的挑戰(zhàn)來自不確定性，不確定計算機什么時候crash、斷電，不確定磁盤什么時候損壞，不確定每次網(wǎng)絡(luò)通信要延遲多久，也不確定通信對端是否處理了發(fā)送的消息。而分布式的規(guī)模放大了這個不確定性，不確定性是令人討厭的，所以有諸多的分布式理論、協(xié)議來保證在這種不確定性的情況下，系統(tǒng)還能繼續(xù)正常工作。