15、云计算应用与范式解析

云计算应用与范式解析

1. 基于状态机模型的协调：ZooKeeper

1.1 分布式系统协调需求

在云计算环境中，弹性计算要求能够在多个系统间分配计算和数据。分布式环境下，系统间的协调是关键功能之一，协调模型取决于具体任务，如数据存储协调、多活动编排、事件触发前的活动阻塞、后续行动达成共识或错误恢复等。需要协调的实体可以是一组云服务器上甚至多个云上运行的进程。运行关键任务的服务器通常会进行复制，当主服务器出现故障时，备用服务器能自动继续执行任务，前提是备用服务器处于热备用模式，即与主服务器始终保持相同状态。

例如，在分布式数据存储模型中，数据访问由代理进行控制，但代理可能成为单点故障，因此需要多个代理的架构。这些代理应保持相同状态，以便在其中一个代理出现故障时，客户端仍能无缝地通过其他代理访问数据。再如，云环境中的广告服务涉及大量服务器，包括数据库访问、监控、计费、事件日志、安装程序、客户仪表盘、广告活动规划、场景测试等。一种协调这些活动的方法是使用所有系统共享的配置文件，但这种方法是静态的，任何更改都需要更新和重新分发配置文件，且在系统故障时无法从服务器崩溃前的状态进行恢复。

1.2 代理协调解决方案

为解决代理协调问题，可以将代理视为确定性有限状态机，按顺序执行客户端发送的命令。当有多个代理时，它们必须同步并执行相同的状态机命令序列，可通过实现Paxos共识算法的某个版本来确保这一点。

1.3 ZooKeeper服务介绍

ZooKeeper是基于上述模型的分布式协调服务，具有高吞吐量和低延迟的特点，用于大规模分布式系统的协调。它是开源软件，用Java编写，支持Java和C语言绑定，相关