最近一直都在寫理論方面的東西，這篇也是理論，但這次也當(dāng)做對ZooKeeper的一個(gè)小階段總結(jié)，之前所提到的ZooKeeper都屬于基礎(chǔ)的部分，高級部分的進(jìn)階還需要一起共同探討。

與文無關(guān)

最近更新ZooKeeper速度也相對快了一點(diǎn)，快的話質(zhì)量不能保證太多，也有一點(diǎn)是學(xué)習(xí)新知識的時(shí)候，入門那段時(shí)間我們覺得最有收獲，然后呢，需要一段時(shí)間的瓶頸期，再次進(jìn)入高手階段。

學(xué)習(xí)曲線

入門是人收獲較多的時(shí)候，原本對一個(gè)東西不了解到突然知道原來有個(gè)東西可以做這個(gè)，做那個(gè)，心中就覺得收獲很多。接下來呢，做東西不可能一直停留在入門的水平，我們需要不斷的進(jìn)步，但是發(fā)現(xiàn)中級的人員用到的也不過是新手的那些東西，中級的人不過是熟悉更多的參考文檔，遇到問題的時(shí)候往哪里找資料。

前面寫的一些ZooKeeper理論，不過是個(gè)參考，收獲不會有那么多，但是想要進(jìn)階為更高級的人員總要經(jīng)歷一段時(shí)間的積累。

就不瞎扯了，這篇當(dāng)做ZooKeeper初級的分割線，往下面再去寫就試著寫一些ZooKeeper高階的內(nèi)容。

這里我們學(xué)習(xí)分布式的理論相關(guān)內(nèi)容。

常見的分布式理論：

• 2PC 兩段式提交，較早的理論，有助于理解分布式理論
• CAP與BASE理論 CAP為較重要的分布式理論之一
• Paxos理論

理論

了解以下概念：

• 節(jié)點(diǎn)
• 通信
• 存儲
• 異常，分布式系統(tǒng)要處理的核心問題，解決各種各樣的異常
• 副本，貫穿整個(gè)分布式系統(tǒng)的理論核心。數(shù)據(jù)或服務(wù)冗余。
• 衡量分布式系統(tǒng)的直播
  • 性能
  • 可用性
  • 一致性
  • 擴(kuò)展性

2PC

2PC，又稱為兩段式提交，最早提出來是用于數(shù)據(jù)庫的事務(wù)，數(shù)據(jù)庫的事務(wù)要滿足ACID操作。2PC是一種 “中心化副本控制” 協(xié)議，參與的節(jié)點(diǎn)有兩類，一是協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)，二是參與者節(jié)點(diǎn)。

兩階段提交的思路：
第一階段，協(xié)調(diào)者詢問所有的參與者是否可以提交事務(wù)(請參與者投票)，所有參與者向協(xié)調(diào)者投票。
第二階段，協(xié)調(diào)者根據(jù)所有參與者的投票結(jié)果做出是否事務(wù)可以全局提交的決定，并通知所有的參與者執(zhí)行該決定。

在一個(gè)兩階段交提流程中，參與者不能改變自己的投票結(jié)果。兩階段提交協(xié)議的可以全局提交的前提是所有的參與者都同意提交事務(wù)，只要有一個(gè)參與者投票選擇放棄(abort)事務(wù)，則事務(wù)必須被放棄。

2PC圖

后面有衍生出了3PC，3PC的我的理解是在準(zhǔn)備提交之前，再發(fā)送一個(gè)請求，問計(jì)算機(jī)是否正常工作，能不能執(zhí)行事務(wù)操作。

CAP理論和Base理論

CAP三個(gè)字母分別代表了分布式系統(tǒng)中三個(gè)相互矛盾的屬性：

• Consistency (一致性):CAP理論中的副本一致性特指強(qiáng)一致性;
• Availiablity(可用性): 指系統(tǒng)在出現(xiàn)異常時(shí)已經(jīng)可以提供服務(wù);
• Tolerance to the partition of network (分區(qū)容忍):指系統(tǒng)可以對網(wǎng)絡(luò)分區(qū)這種異常情況進(jìn)行容錯(cuò)處理;

CAP理論指出，系統(tǒng)不可能同時(shí)滿足三折，最多只能同時(shí)滿足其中的兩項(xiàng)。

CAP理論

BASE是Basically Availaible(基本可用)，Soft state(軟狀態(tài))，和Eventually consistent(最終一致性)三個(gè)短語的簡寫。它是由CAP逐步演化來的，核心思想是：

即使無法做到強(qiáng)一致性，但每個(gè)應(yīng)用可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)姆绞绞窍到y(tǒng)達(dá)到最終一致性。

軟狀態(tài)指的是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的中間狀態(tài)，中間狀態(tài)的存在不會影響系統(tǒng)的整體可用性。

Paxos理論

Paxos協(xié)議是少數(shù)在工程實(shí)踐中證實(shí)的強(qiáng)一致性、高可用的去中心化分布式協(xié)議。
Paxos協(xié)議的流程較為復(fù)雜，但基本思想類似人類投票過程。

Paxos協(xié)議中，有一組完全對等的參與節(jié)點(diǎn)(稱為accpetor)，這組節(jié)點(diǎn)各自就某一事件做出決議，如果某個(gè)決議獲得了超過半數(shù)節(jié)點(diǎn)的同意則生效。Paxos協(xié)議中只要有超過一半的節(jié)點(diǎn)正常，就可以工作，能很好對抗宕機(jī)、網(wǎng)絡(luò)分化等異常情況。

Paxos具體的理論較為復(fù)雜，感興趣的可以看Lamport的論文，或查看一些相關(guān)資料...

額外

數(shù)據(jù)庫的隔離級別：

• 未提交讀(Read Uncommitted)：允許臟讀，也就是可能讀取到其他會話中未提交事務(wù)修改的數(shù)據(jù)。
• 提交讀(Read Committed)：只能讀取到已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)。Oracle等多數(shù)數(shù)據(jù)庫默認(rèn)都是該級別 (不重復(fù)讀)。
• 可重復(fù)讀(Repeated Read)：可重復(fù)讀。在同一個(gè)事務(wù)內(nèi)的查詢都是事務(wù)開始時(shí)刻一致的，InnoDB默認(rèn)級別。保證在事務(wù)處理的過程中，多次讀取同一個(gè)數(shù)據(jù)，其值都和事務(wù)開始時(shí)刻是一一致的。
• 串行讀(Serializable)：完全串行化的讀，每次讀都需要獲得表級共享鎖，讀寫相互都會阻塞。

最后

剛開始瞎侃了一下，下面對分布式的理論做了簡單說明，未深入講解。最后提了一下數(shù)據(jù)的隔離級別。

參考

• 《分布式系統(tǒng)原理介紹》
• 《從Paxos到ZooKeeper-分布式一致性原理與實(shí)踐》
• Innodb中的事務(wù)隔離級別和鎖的關(guān)系