3、分布式系统中的通信难题与解决方案

分布式系统中的通信难题与解决方案

1. 两将军问题引入

想象一座被围困的城市，城墙内防御固若金汤，直接进攻几乎注定失败。城外有两支军队成功切断了城市的补给线，两位将军按兵不动，看着城市在封锁下逐渐虚弱。但仅一支军队进攻是不够的，进攻会被击退，进攻方军队会被消灭，剩下的军队也无法维持封锁，很快会被击溃。只有东西两支军队协同进攻，才能攻克这座城市。

现在假设你是西边军队的将军，东边的伙伴与你被敌军领土隔开，无法直接通信，只能派信使穿越危险地带，但信使可能会丢失消息、被杀或被俘。你必须用不可靠的通信方式构建可靠的通信方法。

当你判断城市已足够虚弱，进攻时机已到，你会准备军队，并派信使告知东边将军你将在早上进攻。若信使安全到达，东边将军会开始准备并与你一同进攻，这样进攻很可能成功。

2. 预先安排的协议

为确保消息被接收，你让东边将军派信使确认收到消息。若在早上前收到确认，你可自信地发起进攻，因为你知道东边将军已收到消息并会参战；若未收到确认，你会取消进攻，因为你不确定最初的信使是否成功送达。

但这个协议对东边将军来说并不保险。假设你是东边将军，收到西边将在早上进攻的消息后，你有足够时间准备军队并按协议回复确认。若确认消息到达西边将军处，进攻将按计划进行。

3. 减少不确定性的尝试

3.1 增加信使数量

原协议不够完善，你尝试不同策略改进。首先是增加信使数量，派两个信使比派一个信使，两条消息都丢失的概率更低，但这个概率不会为零。即便增加到三个、四个甚至更多信使，消息全部丢失的概率会趋近于零，但永远不会达到零，所以无法通过增加信使数量确保消息被接收。