一，分布式系統(tǒng)
1，簡(jiǎn)介。（what） 這是一個(gè)較為寬泛的概念，它的產(chǎn)生和出現(xiàn)是為了解決和應(yīng)對(duì)以往系統(tǒng)的問(wèn)題
百科： 分布式系統(tǒng)（distributed system），是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。正是由于軟件的特性，所以分布式系統(tǒng)具有內(nèi)聚性和透明性。
內(nèi)聚性： 系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、服務(wù)的目的、分工、規(guī)則明確。
透明性： 分布式系統(tǒng)對(duì)外提供服務(wù)，調(diào)用該系統(tǒng)的外部用戶不用考慮它是怎樣工作的，只要根據(jù)規(guī)則進(jìn)行使用就行，也不需要里面包含多少臺(tái)服務(wù)器，在什么地方
簡(jiǎn)單理解： 是一套互相連接共同對(duì)外提供服務(wù)的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)點(diǎn)采用某種方式進(jìn)行通信；常見(jiàn)的大的如大型電商系統(tǒng)，小的如數(shù)據(jù)庫(kù)集群、緩存集群。

2，使用分布式系統(tǒng)原因？(why)
* 分布式系統(tǒng)出現(xiàn)之前的單機(jī)系統(tǒng)，一旦服務(wù)器的操作系統(tǒng)、硬盤、網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致服務(wù)的中斷，數(shù)據(jù)的丟失等問(wèn)題。
* 單機(jī)系統(tǒng)的性能再高、存儲(chǔ)能力再擴(kuò)展、也是有限的。而分布式系統(tǒng)可以以大量的服務(wù)器來(lái)分散帶寬、存儲(chǔ)、計(jì)算的壓力
* 由于跨遠(yuǎn)區(qū)域甚至跨國(guó)、網(wǎng)絡(luò)的延遲有時(shí)候是客觀的，所以說(shuō)服務(wù)器集中在一個(gè)地方很難再較大的區(qū)域內(nèi)提供較好的服務(wù)和體驗(yàn)

3，分布式系統(tǒng)在實(shí)際操作環(huán)境之中的問(wèn)題；
由于分布式系統(tǒng)不完美的運(yùn)行環(huán)境，所以有些問(wèn)題尚待解決。例如，系統(tǒng)之間的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可能出現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障突然間不工作了，節(jié)點(diǎn)間會(huì)有或大或小，忽大忽小的網(wǎng)絡(luò)延遲，節(jié)點(diǎn)間也有可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷。從技術(shù)角度來(lái)看，可能出現(xiàn)的問(wèn)題基本上認(rèn)為是早晚會(huì)發(fā)生的，說(shuō)到底，很多問(wèn)題就是成本和收益的平衡。因此，一個(gè)分布式系統(tǒng)要想正常的對(duì)外提供服務(wù)，它的設(shè)計(jì)本身就的考慮這些問(wèn)題的解決。在算法層面上，分布式一致性算法就是為了輔助和解決這些問(wèn)題，確保系統(tǒng)盡可能的能夠正常的對(duì)外提供服務(wù)

二，分布式一致性算法
簡(jiǎn)介；
主要是從系統(tǒng)角度分析分布式系內(nèi)部節(jié)點(diǎn)本身及其節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)問(wèn)題的解決，
例如，一個(gè)系統(tǒng)之間包含5個(gè)節(jié)點(diǎn)，由于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，其中3個(gè)節(jié)點(diǎn)與另外2個(gè)節(jié)點(diǎn)失去連接，此刻系統(tǒng)如何處理？是否繼續(xù)提供服務(wù)支持？如果繼續(xù)提供服務(wù)支持，那么他們之間的數(shù)據(jù)就是不一致的，后面節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，怎么解決數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題？
其次，節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)延遲，磁盤讀寫，CPU處理能力都不盡相同，那么保存到這個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)什么樣的情況下認(rèn)為保存成功？同時(shí)還要以一種高效的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

常見(jiàn)的分布式系統(tǒng)的一致性算法：
Paxos Raft ZAB
ZAB（zookeeper atomic Broadcast）:
主要以下特點(diǎn)：
* 把節(jié)點(diǎn)分為兩種：主節(jié)點(diǎn)（leader）和從節(jié)點(diǎn)(follower)
* 有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，所有的寫操作（這里的寫操作可以認(rèn)為是新增和修改）都在主節(jié)之上，如果有一個(gè)從節(jié)點(diǎn)收到寫操作請(qǐng)求，也會(huì)轉(zhuǎn)移到主節(jié)點(diǎn)處理。
* 其他節(jié)點(diǎn)都是從節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行讀操作
* 主節(jié)點(diǎn)通過(guò)選舉所得，主節(jié)點(diǎn)失蹤后，其余從節(jié)點(diǎn)自動(dòng)選取新的主節(jié)點(diǎn)

寫操作具體實(shí)施：
常規(guī)寫流程如下：
1. 客戶向主節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求寫數(shù)據(jù)X
2. 主節(jié)點(diǎn)為該條數(shù)據(jù)X生成唯一的遞增id，叫ZXID X(id)
3. 主節(jié)點(diǎn)把X(id)發(fā)送給所有從節(jié)點(diǎn)，跟他們確認(rèn)能不能正常的將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，這個(gè)操作叫做Propose提議
4. 超過(guò)一半的從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)回復(fù)沒(méi)有問(wèn)題，這個(gè)操作叫做ACK應(yīng)答
5. 主節(jié)點(diǎn)收到一半以上從節(jié)點(diǎn)肯定回答后，給所有從節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)提交請(qǐng)求，即表示你們可以將這條數(shù)據(jù)保存下來(lái)了，同時(shí)自己也正式保存這條數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程叫做commit

節(jié)點(diǎn)掛掉的各個(gè)情況：
1. 少部分節(jié)點(diǎn)掛掉沒(méi)有任何影響
2. 一半節(jié)點(diǎn)掛掉，系統(tǒng)不能提供服務(wù)；一般這種情況的概率較小
3. 少部分節(jié)點(diǎn)掛掉、一段時(shí)間后又恢復(fù)了之后：
* 先通過(guò)主節(jié)點(diǎn)同步最新的數(shù)據(jù)；因?yàn)樽约簰斓粢欢螘r(shí)間后，很有可能沒(méi)有最新的數(shù)據(jù)。
* 數(shù)據(jù)同步之后正式成為子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始工作。

同理：新添加的子節(jié)點(diǎn)到現(xiàn)有的集群也是這個(gè)模式
4. 在主節(jié)點(diǎn)掛掉期間，系統(tǒng)暫時(shí)不對(duì)外提供服務(wù)，開(kāi)始新的節(jié)點(diǎn)選舉
ZAB節(jié)點(diǎn)選舉機(jī)制：發(fā)消息到每一個(gè)自己能連得上的節(jié)點(diǎn)：包含自己的節(jié)點(diǎn)編號(hào)myid和保存數(shù)據(jù)的最大ZXID
選舉規(guī)則：
* 誰(shuí)的ZXID最大，誰(shuí)就是主節(jié)點(diǎn)。why？因?yàn)檫@表示他的數(shù)據(jù)最新。盡量保證數(shù)據(jù)的一直性。
* ZXID一樣時(shí)，誰(shuí)的myid最大，誰(shuí)就是新的主節(jié)點(diǎn)。
* 每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，與自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果對(duì)方的比自己大，那就認(rèn)同對(duì)方為主節(jié)點(diǎn)
* 得到一半以上（注意；這里又是一半以上）節(jié)點(diǎn)認(rèn)同的候選節(jié)點(diǎn)成為新的主節(jié)點(diǎn)

====》最后 新的主節(jié)點(diǎn)選取出來(lái)以后，進(jìn)入集群成為數(shù)據(jù)同步節(jié)點(diǎn)，先檢查節(jié)點(diǎn)內(nèi)部那些數(shù)據(jù)比自己舊，然后將數(shù)據(jù)同步過(guò)去。然后對(duì)外提供服務(wù)

Raft算法：
Raft算法與ZAB算法類似，也分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)；區(qū)別在于主節(jié)點(diǎn)選取機(jī)制上有所不同。
Raft選舉機(jī)制：
1. 發(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)失蹤一段時(shí)間之后，所有從節(jié)點(diǎn)向其他從節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，讓他們選取自己為新的主節(jié)點(diǎn)。
2. 還沒(méi)有參加選舉的從節(jié)點(diǎn)如果收到其他節(jié)點(diǎn)的選舉請(qǐng)求，就選取自己收取到的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，后面在有誰(shuí)請(qǐng)求自己支持選取，就告知自己已經(jīng)支持另一個(gè)節(jié)點(diǎn)了。
3. 如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的支持率比自己高，那么自己就無(wú)條件的支持另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并同時(shí)讓自己的簇?fù)硪仓С至硪粋€(gè)節(jié)點(diǎn)。
4. 如果一輪選舉沒(méi)有選取出新的主節(jié)點(diǎn)，那么就開(kāi)始下一輪選舉，知道一個(gè)節(jié)點(diǎn)得到大多數(shù)的擁簇。

備注：
關(guān)于ZXID說(shuō)明：主節(jié)點(diǎn)上沒(méi)提交的數(shù)據(jù)在從節(jié)點(diǎn)上也算做未提交，因此沒(méi)提交的數(shù)據(jù)的ZXID不算數(shù)。

關(guān)于選舉說(shuō)明：選舉一定是在主節(jié)點(diǎn)掛掉之后才進(jìn)行的。分布式一致性算法可以再保證部分節(jié)點(diǎn)掛掉的情況下，數(shù)據(jù)的一致性；但是在大部分節(jié)點(diǎn)同時(shí)掛掉的情況下不保證。如果超過(guò)半數(shù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)掛掉，那么該系統(tǒng)則不對(duì)再外提供服務(wù)。
當(dāng)然，在寫數(shù)據(jù)時(shí)，強(qiáng)制確認(rèn)所有節(jié)點(diǎn)都寫入了新數(shù)據(jù)會(huì)更安全和一致，但是系統(tǒng)的可用性和性能就大大降低了；
譬如一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛掉，那么整個(gè)系統(tǒng)就不能夠正常的工作了。

Q&A
Q：為什么要保證一半以上的從節(jié)點(diǎn)回復(fù)？
A為了保證數(shù)據(jù)的一致性

Q:如果他們網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)之后，正常節(jié)點(diǎn)與非正常節(jié)點(diǎn)（多數(shù)節(jié)點(diǎn)與少數(shù)節(jié)點(diǎn)間）數(shù)據(jù)已誰(shuí)為準(zhǔn)？
A：分布式一致性算法采用大多數(shù)認(rèn)同的方式

Q：判定主節(jié)點(diǎn)已死的依據(jù)是什么？因?yàn)橥ㄟ^(guò)節(jié)點(diǎn)選舉的機(jī)制，那么主節(jié)點(diǎn)的壓力比較大。
A：通過(guò)心跳檢測(cè)來(lái)判斷；針對(duì)心跳偵聽(tīng)時(shí)間的配置較為嚴(yán)苛，間隔太大容易響應(yīng)慢，間隔太小容易出現(xiàn)假死。所以針對(duì)這種情況分兩方面考慮：1，針對(duì)外部系統(tǒng)通過(guò)緩存、延遲調(diào)用等方式解決；2，對(duì)內(nèi)在運(yùn)維上需要對(duì)于服務(wù)器做自動(dòng)化監(jiān)控預(yù)警告警方面的處理。