2、分布式系统可靠性基础概念解析

分布式系统可靠性基础概念解析

1. 分布式系统概述

分布式系统为我们带来了诸多便利。它让资源共享变得轻而易举，像数据存储和处理周期等资源都能更便捷地被使用；即便团队成员分布在全球各地，也能高效地协作完成项目；借助大规模分布式系统的强大计算能力，还能解决极具挑战性的问题。

不过，如果设计不当，分布式系统可能会比单机系统更不可靠。正如 Leslie Lamport 所说：“当一台你从未听说过的计算机崩溃，导致你无法完成任何工作时，你就知道自己拥有一个分布式系统了”。但实际上，只要系统具备足够的冗余，分布式系统可以比单机系统可靠得多，因为即便部分节点出现故障，它仍能继续为用户提供服务。

2. 可靠计算的基本概念和术语

2.1 系统模型

系统的设计目的是为用户（通常称为客户端）提供一系列服务。每个服务都有一个接口，客户端可通过该接口请求服务。系统针对每个服务应执行的操作，依据系统的功能规范被定义为一组函数。系统的状态决定了其运行状况。

在实际情况中，系统状态通常十分复杂。一个系统可能包含一个或多个跨节点的进程，每个进程又可能包含一个或多个线程。系统的状态由这些进程和线程的状态共同决定。进程的状态通常包括寄存器、堆栈、堆、文件描述符和内核状态的值。部分状态可通过系统对用户请求的响应信息呈现给用户，这种状态被称为外部状态，通常是系统功能规范中定义的抽象状态；而用户无法看到的其余状态则被称为内部状态。若系统状态在故障发生前被捕获且未丢失（例如，状态被序列化并写入稳定存储），系统就能恢复到故障前的状态。

从结构上看，系统由一个或多个组件（如节点或进程）组成，并且系统与环境之间存在明确的边界。这里的环境指的是与