6、分布式与并发系统核心要点解析

分布式与并发系统核心要点解析

1. 通信交付语义

在分布式系统的通信中，“恰好一次”（Exactly once）交付并不意味着没有消息传输失败、重试或应用崩溃，这些情况是不可避免的。重要的是重试最终会成功，且结果始终一致。通信交付存在不同的语义，各有不同的保证和性能特点，具体如下表所示：
| 交付语义 | 特点 | 示例协议 |
| ---- | ---- | ---- |
| 最多一次（At-most-once） | 速度快但不可靠 | UDP 协议 |
| 至少一次（At-least-once） | 有交付保证，但可能有重复消息 | TCP/IP 协议 |
| 恰好一次（Exactly-once） | 需防止重复消息，可靠性高但性能较慢 | 部分高级通信机制 |

由于一些高级通信机制虽能提供“恰好一次”语义，但受性能影响无法在互联网规模下运行。而应用基于 TCP/IP 的“至少一次”语义构建，因此在会导致状态变更的 API 中，必须实现“恰好一次”语义。

2. 分布式系统中的共识问题

2.1 两将军问题

两将军问题可用于说明分布式系统中达成共识的困难。想象有两座军队围攻一座城市，为确保胜利，两支军队必须同时进攻。第一位将军派信使传达进攻时间，但信使可能被狙击手捕获或杀害，所以发送将军需收到第二位将军的确认信使才能确定消息已送达。然而，确认信使也可能遭遇同样情况，如此反复，无法保证两位将军能就进攻时间达成共识。
这个问题类似于分布式系统中两个节点希望就某个状态（如数据项的值）达成一致。部分故障类似于消息和确认信息丢失，消息可能丢失或延迟，这是异步网络的特点。在存在崩溃故障