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分布式高級(jí)知識(shí)點(diǎn)

2年前作者：_abab分類：Toy博客閱讀(25)違法舉報(bào)

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了分布式高級(jí)知識(shí)點(diǎn)。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

分布式一致性算法：
Paxos
Paxos 是一種分布式一致性算法，用于在分布式系統(tǒng)中達(dá)成共識(shí)。它可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。

Paxos 算法的基本思想是，首先選出一個(gè)協(xié)調(diào)者（leader）。協(xié)調(diào)者負(fù)責(zé)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送提案（proposal）。其他節(jié)點(diǎn)收到提案后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行投票。如果協(xié)調(diào)者收到了來(lái)自大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的投票，那么它就會(huì)宣布提案被接受。

Paxos 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)椋词箙f(xié)調(diào)者發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的協(xié)調(diào)者來(lái)繼續(xù)進(jìn)行投票。
Raft
Raft 是一種分布式一致性算法，用于在分布式系統(tǒng)中達(dá)成共識(shí)。它與 Paxos 算法非常相似，但它更簡(jiǎn)單、更容易理解。

Raft 算法的基本思想是，首先選出一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者（leader）。領(lǐng)導(dǎo)者負(fù)責(zé)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送心跳（heartbeat）。其他節(jié)點(diǎn)收到心跳后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行回復(fù)。如果領(lǐng)導(dǎo)者在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的回復(fù)，那么它就會(huì)認(rèn)為自己已經(jīng)宕機(jī)，并會(huì)觸發(fā)新的領(lǐng)導(dǎo)者選舉。

Raft 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)椋词诡I(lǐng)導(dǎo)者發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的領(lǐng)導(dǎo)者來(lái)繼續(xù)進(jìn)行心跳。
Zab
Zab 是一種分布式一致性算法，用于在分布式系統(tǒng)中達(dá)成共識(shí)。它與 Paxos 和 Raft 算法非常相似，但它更適合于使用 ZooKeeper 的系統(tǒng)。

Zab 算法的基本思想是，首先選出一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者（leader）。領(lǐng)導(dǎo)者負(fù)責(zé)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送提案（proposal）。其他節(jié)點(diǎn)收到提案后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行投票。如果領(lǐng)導(dǎo)者收到了來(lái)自大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的投票，那么它就會(huì)宣布提案被接受。

Zab 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)?，即使領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的領(lǐng)導(dǎo)者來(lái)繼續(xù)進(jìn)行投票。

Viewstamped Replication

Viewstamped Replication (VR) 是一種分布式一致性算法，用于在分布式系統(tǒng)中達(dá)成共識(shí)。它與 Paxos、Raft 和 Zab 算法不同，它使用一種稱為視圖戳（viewstamp）的機(jī)制來(lái)保證一致性。

VR 算法的基本思想是，首先選出一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（primary）。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送視圖戳。其他節(jié)點(diǎn)收到視圖戳后，會(huì)將其存儲(chǔ)在本地。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送提案時(shí)，它會(huì)附帶上視圖戳。其他節(jié)點(diǎn)收到提案后，會(huì)將其與本地存儲(chǔ)的視圖戳進(jìn)行比較。如果提案的視圖戳大于本地存儲(chǔ)的視圖戳，那么其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)接受該提案。

VR 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)?，即使主?jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的主節(jié)點(diǎn)來(lái)繼續(xù)發(fā)送視圖戳。
詳細(xì)介紹 Viewstamped Replication
Viewstamped Replication (VR) 是一種分布式一致性算法，用于在分布式系統(tǒng)中達(dá)成共識(shí)。它與 Paxos、Raft 和 Zab 算法不同，它使用一種稱為視圖戳（viewstamp）的機(jī)制來(lái)保證一致性。

VR 算法的基本思想是，首先選出一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（primary）。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送視圖戳。其他節(jié)點(diǎn)收到視圖戳后，會(huì)將其存儲(chǔ)在本地。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送提案時(shí)，它會(huì)附帶上視圖戳。其他節(jié)點(diǎn)收到提案后，會(huì)將其與本地存儲(chǔ)的視圖戳進(jìn)行比較。如果提案的視圖戳大于本地存儲(chǔ)的視圖戳，那么其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)接受該提案。

VR 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)?，即使主?jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的主節(jié)點(diǎn)來(lái)繼續(xù)發(fā)送視圖戳。

VR 算法的詳細(xì)步驟如下：

1. 主節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送視圖戳。
2. 其他節(jié)點(diǎn)收到視圖戳后，會(huì)將其存儲(chǔ)在本地。
3. 主節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送提案，并附帶上視圖戳。
4. 其他節(jié)點(diǎn)收到提案后，會(huì)將其與本地存儲(chǔ)的視圖戳進(jìn)行比較。
5. 如果提案的視圖戳大于本地存儲(chǔ)的視圖戳，那么其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)接受該提案。
6. 如果提案的視圖戳小于或等于本地存儲(chǔ)的視圖戳，那么其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)拒絕該提案。
7. 主節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的接受后，就會(huì)宣布提案被接受。
8. 其他節(jié)點(diǎn)收到主節(jié)點(diǎn)宣布提案被接受的消息后，就會(huì)將該提案應(yīng)用到本地。

VR 算法可以保證，即使在存在節(jié)點(diǎn)故障的情況下，系統(tǒng)也能就某個(gè)值達(dá)成一致。這是因?yàn)?，即使主?jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也可以選出一個(gè)新的主節(jié)點(diǎn)來(lái)繼續(xù)發(fā)送視圖戳。

VR 算法的優(yōu)點(diǎn)：

* 簡(jiǎn)單、易于理解
* 性能好
* 可擴(kuò)展性強(qiáng)

VR 算法的缺點(diǎn)：

* 需要一個(gè)主節(jié)點(diǎn)
* 主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)有一段時(shí)間的不可用
分布式事務(wù)：
- 兩階段提交（2PC）
- 兩階段提交（2PC）是一種分布式事務(wù)協(xié)議，它確保所有參與者要么都提交事務(wù)，要么都回滾事務(wù)。2PC有以下兩個(gè)階段：
  
  準(zhǔn)備階段：協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)準(zhǔn)備請(qǐng)求。每個(gè)參與者執(zhí)行事務(wù)并決定是否可以提交。如果可以提交，則參與者向協(xié)調(diào)者發(fā)送一個(gè)準(zhǔn)備響應(yīng)。如果不能提交，則參與者向協(xié)調(diào)者發(fā)送一個(gè)中止響應(yīng)。
  提交/回滾階段：協(xié)調(diào)者收集所有參與者的響應(yīng)。如果所有參與者都準(zhǔn)備提交，則協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)提交請(qǐng)求。如果任何參與者中止，則協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)回滾請(qǐng)求。
- 三階段提交（3PC）
- 三階段提交（3PC）是一種分布式事務(wù)協(xié)議，它比2PC更加可靠，但開(kāi)銷也更大。3PC有以下三個(gè)階段：
  
  準(zhǔn)備階段：與2PC的準(zhǔn)備階段相同。
  預(yù)提交階段：協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)預(yù)提交請(qǐng)求。每個(gè)參與者執(zhí)行事務(wù)并決定是否可以提交。如果可以提交，則參與者向協(xié)調(diào)者發(fā)送一個(gè)預(yù)提交響應(yīng)。如果不能提交，則參與者向協(xié)調(diào)者發(fā)送一個(gè)中止響應(yīng)。
  提交/回滾階段：協(xié)調(diào)者收集所有參與者的響應(yīng)。如果所有參與者都預(yù)提交，則協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)提交請(qǐng)求。如果任何參與者中止，則協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送一個(gè)回滾請(qǐng)求。
  
  XA事務(wù)
  
  XA事務(wù)是一種分布式事務(wù)協(xié)議，它允許一個(gè)事務(wù)跨越多個(gè)資源管理器。XA事務(wù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
  
  XA資源管理器：XA資源管理器是一個(gè)管理資源的事務(wù)管理器。它可以是數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)或其他類型的資源。
  XA協(xié)調(diào)器：XA協(xié)調(diào)器是一個(gè)協(xié)調(diào)XA事務(wù)的事務(wù)管理器。它負(fù)責(zé)確保所有XA資源管理器要么都提交事務(wù)，要么都回滾事務(wù)。
  XA事務(wù)分支：XA事務(wù)分支是一個(gè)在單個(gè)XA資源管理器中執(zhí)行的事務(wù)的一部分。
  
  XA事務(wù)的執(zhí)行過(guò)程如下：
  
  1. XA應(yīng)用程序向XA協(xié)調(diào)器啟動(dòng)一個(gè)XA事務(wù)。
  2. XA協(xié)調(diào)器向每個(gè)XA資源管理器創(chuàng)建一個(gè)XA事務(wù)分支。
  3. XA應(yīng)用程序在每個(gè)XA資源管理器中執(zhí)行XA事務(wù)分支。
  4. XA應(yīng)用程序向XA協(xié)調(diào)器提交XA事務(wù)。
  5. XA協(xié)調(diào)器向每個(gè)XA資源管理器提交XA事務(wù)分支。
  
  XA事務(wù)比2PC和3PC更加復(fù)雜，但它也更加靈活和強(qiáng)大。XA事務(wù)可以跨越多個(gè)資源管理器，并且可以處理更復(fù)雜的事務(wù)。
  
  總結(jié)
  
  2PC、3PC和XA事務(wù)都是分布式事務(wù)協(xié)議，它們都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。2PC簡(jiǎn)單高效，但可靠性較差。3PC更加可靠，但開(kāi)銷也更大。XA事務(wù)更加靈活和強(qiáng)大，但復(fù)雜度也更高。
  
  在選擇分布式事務(wù)協(xié)議時(shí)，需要考慮以下因素：
  
  * 事務(wù)的可靠性要求
  * 事務(wù)的性能要求
  * 事務(wù)的復(fù)雜度
  * 參與事務(wù)的資源類型
  
  根據(jù)這些因素，可以選擇最合適的分布式事務(wù)協(xié)議。
分布式鎖：
- 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖
- 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖是通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建一個(gè)唯一索引的表來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？蛻舳嗽讷@取鎖之前，需要先向表中插入一條記錄。如果插入成功，則客戶端獲得鎖。如果插入失敗，則說(shuō)明鎖已被其他客戶端持有。
  
  基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：.
  
  簡(jiǎn)單易用：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖的實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，易于理解和使用。
  性能良好：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖的性能良好，即使在高并發(fā)的情況下也能保持較高的吞吐量。
  可靠性高：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖具有較高的可靠性，即使數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)故障，鎖也不會(huì)丟失。
  
  基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖也有一些缺點(diǎn)：
  
  可擴(kuò)展性差：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖的可擴(kuò)展性較差，隨著客戶端數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載會(huì)越來(lái)越重。
  不適用于跨數(shù)據(jù)庫(kù)的場(chǎng)景：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖不適用于跨數(shù)據(jù)庫(kù)的場(chǎng)景，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都有自己的鎖表。
- 基于Redis的分布式鎖
- 基于Redis的分布式鎖是通過(guò)在Redis中設(shè)置一個(gè)鍵值對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。客戶端在獲取鎖之前，需要先向Redis中設(shè)置一個(gè)鍵值對(duì)。如果設(shè)置成功，則客戶端獲得鎖。如果設(shè)置失敗，則說(shuō)明鎖已被其他客戶端持有。
  
  基于Redis的分布式鎖具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
  
  簡(jiǎn)單易用：基于Redis的分布式鎖的實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，易于理解和使用。
  性能良好：基于Redis的分布式鎖的性能良好，即使在高并發(fā)的情況下也能保持較高的吞吐量。
  可擴(kuò)展性好：基于Redis的分布式鎖的可擴(kuò)展性好，可以很容易地通過(guò)增加Redis服務(wù)器的數(shù)量來(lái)提高性能。
  適用于跨數(shù)據(jù)庫(kù)的場(chǎng)景：基于Redis的分布式鎖適用于跨數(shù)據(jù)庫(kù)的場(chǎng)景，因?yàn)镽edis是一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
  
  基于Redis的分布式鎖也有一些缺點(diǎn)：
  
  可靠性較低：基于Redis的分布式鎖的可靠性較低，如果Redis服務(wù)器宕機(jī)，鎖就會(huì)丟失。
  不適用于對(duì)強(qiáng)一致性要求較高的場(chǎng)景：基于Redis的分布式鎖不適用于對(duì)強(qiáng)一致性要求較高的場(chǎng)景，因?yàn)镽edis是一個(gè)弱一致性的系統(tǒng)。
  
  基于ZooKeeper的分布式鎖
  
  基于ZooKeeper的分布式鎖是通過(guò)在ZooKeeper中創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。客戶端在獲取鎖之前，需要先在ZooKeeper中創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)。如果創(chuàng)建成功，則客戶端獲得鎖。如果創(chuàng)建失敗，則說(shuō)明鎖已被其他客戶端持有。
  
  基于ZooKeeper的分布式鎖具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
  
  強(qiáng)一致性：ZooKeeper保證所有服務(wù)器上的數(shù)據(jù)都是一致的，因此基于ZooKeeper的分布式鎖具有強(qiáng)一致性。
  高可用性：ZooKeeper是一個(gè)高可用的系統(tǒng)，即使部分服務(wù)器宕機(jī)，它仍然能夠繼續(xù)提供服務(wù)。因此，基于ZooKeeper的分布式鎖具有高可用性。
  可擴(kuò)展性好：ZooKeeper是一個(gè)可擴(kuò)展的系統(tǒng)，可以很容易地添加或刪除服務(wù)器。因此，基于ZooKeeper的分布式鎖具有可擴(kuò)展性。
  
  基于ZooKeeper的分布式鎖也有一些缺點(diǎn)：
  
  ZooKeeper的學(xué)習(xí)成本較高：ZooKeeper是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)成本較高。
  ZooKeeper的部署和維護(hù)成本較高：ZooKeeper需要部署和維護(hù)一個(gè)集群，因此成本較高。
  
  總結(jié)
  
  基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖、基于Redis的分布式鎖和基于ZooKeeper的分布式鎖各有優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇分布式鎖時(shí)，需要根據(jù)具體場(chǎng)景來(lái)選擇合適的鎖機(jī)制。
  
  示例代碼
  
  基于數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式鎖文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-776515.html
```
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseDistributedLock {

? ? private static final String LOCK_TABLE = "my_lock";

? ? private Connection conn;

? ? public DatabaseDistributedLock() throws SQLException {
? ? ? ? conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/my_database", "root", "password");
? ? }

? ? public void lock() throws SQLException {
? ? ? ? // 創(chuàng)建鎖表
? ? ? ? String sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS 
```

到了這里，關(guān)于分布式高級(jí)知識(shí)點(diǎn)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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Verilog 高級(jí)知識(shí)點(diǎn)---狀態(tài)機(jī)
目錄狀態(tài)機(jī) 1、Mealy 狀態(tài)機(jī) 2、Moore 狀態(tài)機(jī) 3、三段式狀態(tài)機(jī) ? ? ? ? Verilog 是硬件描述語(yǔ)言，硬件電路是并行執(zhí)行的，當(dāng)需要按照流程或者步驟來(lái)完成某個(gè)功能時(shí)，代碼中通常會(huì)使用很多個(gè) if 嵌套語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就增加了代碼的復(fù)雜度，以及降低了代碼的可讀性，這個(gè)時(shí)
2024年02月09日
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高級(jí)分布式系統(tǒng)-第15講分布式機(jī)器學(xué)習(xí)--分布式機(jī)器學(xué)習(xí)算法
高級(jí)分布式系統(tǒng)匯總：高級(jí)分布式系統(tǒng)目錄匯總-CSDN博客按照通信步調(diào)，大致可以分為同步算法和異步算法兩大類。同步算法下，通信過(guò)程中有一個(gè)顯式的全局同步狀態(tài)，稱之為同步屏障。當(dāng)工作節(jié)點(diǎn)運(yùn)行到同步屏障，就會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到其工作節(jié)點(diǎn)均運(yùn)行到同步屏障
2024年01月18日
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數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)
索引本質(zhì)上是一張表，保存了主鍵與索引字段，在對(duì)數(shù)據(jù)做頻繁的查詢或排序時(shí)，可在某些字段上添加索引，提高檢索的的效率，降低IO成本，并可以使用索引列，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，降低排序的成本。盲目的添加索引是不正確的。索引表保存數(shù)據(jù)占用空間，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪
2024年02月06日
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高級(jí)分布式系統(tǒng)-第10講分布式控制系統(tǒng)
高級(jí)分布式系統(tǒng)匯總：高級(jí)分布式系統(tǒng)目錄匯總-CSDN博客自動(dòng)化是關(guān)于一切人造系統(tǒng)自動(dòng)、智能、自主、高效和安全運(yùn)行的科學(xué)與技術(shù) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的主要方法和手段分布式控制技術(shù)是伴隨著機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)而誕生的特殊計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 指利用計(jì)算機(jī)（通常
2024年01月19日
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高級(jí)分布式系統(tǒng)-第12講分布式控制經(jīng)典理論
高級(jí)分布式系統(tǒng)匯總：高級(jí)分布式系統(tǒng)目錄匯總-CSDN博客分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是指在給定系統(tǒng)性能指標(biāo)的條件下，設(shè)計(jì)出控制器的控制規(guī)律和相應(yīng)的數(shù)字控制算法。根據(jù)偏差的比例（Proportional）、積分（Integral）、微分（Derivative）進(jìn)行控制（簡(jiǎn)稱PID控制），一種廣泛應(yīng)用
2024年01月20日
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