41、分布式系统的一致性、可用性与可扩展性权衡

分布式系统的一致性、可用性与可扩展性权衡

在分布式系统的设计中，一致性、可用性和可扩展性是三个至关重要的特性，但它们之间往往存在着难以调和的矛盾。我们需要在这些特性之间进行权衡，以满足系统的特定需求。

一致性与可用性的权衡

在一个系统重构项目中，客户声称他们的系统多年来一直保持 100% 的可用性，包括软件升级期间也从未出现过停机情况。然而，深入调查后发现，他们对可用性的定义仅指前端节点始终处于运行状态，能够接受并确认请求。一旦逻辑和服务节点出现错误或故障，请求将被记录下来并手动处理。因此，这个系统虽然具有较高的可用性，但可靠性较差，因为它并不总是能按预期运行，并且在故障后恢复到一致状态需要人工干预。

在恢复策略的选择上，主要是在一致性和可用性之间进行权衡；而数据共享策略则是在延迟和一致性之间进行权衡。
- Exactly Once 方法 ：确保操作要么完全执行，要么失败。但这也是可用性最低的解决方案，因为强一致性要求意味着优先选择一致性而非可用性。在某些情况下，为了确保一致性，系统可能会变得不可用。
- 弱一致性与高可用性 ：通过接受偶尔请求的丢失，接受状态或数据的不一致视图，并在系统语义中处理这种不一致。这样，即使在网络分区的情况下，系统仍能继续处理请求。
- At Least Once 方法 ：保证请求至少在一个节点上成功执行。必要时，由系统的语义来处理状态更改在其他节点上的传播和合并。

在数据共享方法上，也存在可用性和可靠性之间的权衡。采用“共享一切”的方法可以使系统更可靠，因为任何拥有数据和状态副本的节点都能