40、分布式系统的数据共享策略与一致性探讨

分布式系统的数据共享策略与一致性探讨

1. 数据共享决策的重要性

在设计避免单点故障和恢复策略时，需要决定是否以及如何在节点、节点家族和集群之间复制数据。这些决策会影响系统的可用性（包括容错性、弹性和可靠性）以及可扩展性。幸运的是，部分决策可推迟到系统压力测试和基准测试时做出，也可根据已知需求和过往设计类似系统的经验提前决定。不过，处理分布式系统时，访问和移动数据是最困难的事情之一，可能成为系统的最大瓶颈。对于每个表和状态，有三种数据复制策略可供选择：不共享、部分共享和全共享，需明智选择最符合目标规模或可用性水平的策略。

2. 不共享（Share nothing）架构

不共享架构中，数据和状态不共享，可针对特定节点、节点家族或集群。解决硬件、网络和负载均衡等底层基础设施问题后，不共享架构可实现线性可扩展系统。因为每个节点集合都有自己独立的数据和状态副本，可独立运行。扩展时，只需添加更多基础设施并重新配置负载均衡器。

以下通过一个示例说明：有两个前端节点和两个逻辑节点，客户端发送登录请求，请求通过负载均衡器转发到前端节点，前端节点再将请求转发到其主逻辑节点。逻辑节点检查客户端凭据并创建会话，将会话状态存储在数据库中。若存储客户端会话数据的节点崩溃，客户端发送新请求时，前端节点将其转发到备用逻辑节点，备用逻辑节点因不知会话信息而拒绝请求。客户端收到未知会话错误后，发送新登录请求，由第二个逻辑节点处理。此后客户端的所有请求应转发到包含会话的逻辑节点，否则若崩溃节点恢复，客户端需再次登录。

不共享架构的优点是无需跨节点复制会话状态，可随同时连接用户数量增加继续添加前端和逻辑节点，提高可扩展性。缺点是节点丢失时，与之关联的状态和数据也会丢失，需选