10、数据与服务复制：实现分布式系统高可用性的关键技术

数据与服务复制：实现分布式系统高可用性的关键技术

在分布式系统中，确保服务的高可用性是至关重要的。除了检查点/日志记录和面向恢复的计算等专注于故障发生时应用恢复的技术外，复制技术为实现分布式服务的高可用性提供了另一种途径。

1. 复制技术概述

复制技术的目标是通过掩盖各种硬件和软件故障，提高分布式服务的可用性，并延长其平均故障间隔时间。该技术利用空间冗余，在一组物理节点上部署多个服务副本，以实现故障隔离。为了使复制技术有效，需要确保不同副本上的故障独立发生。

2. 服务复制方法 - 状态机复制

状态机复制是服务复制中最著名的方法。在这种方法中，每个副本被建模为一个状态机，包含一组状态变量和一组可供客户端访问的接口，客户端可以确定性地操作这些状态变量。由于存在多个状态机副本，副本之间的一致性问题变得尤为重要。

复制算法必须确保客户端的请求能够到达所有非故障副本，并且所有非故障副本必须以相同的总顺序交付请求。此外，客户端请求的执行必须是确定性的，即对于相同的请求，所有非故障副本应生成相同的响应。如果应用程序包含非确定性行为，则需要通过控制这些行为使其变得确定。

3. 数据复制与服务复制的区别

虽然数据可以使用服务复制方法进行复制，但数据复制和服务复制的重点通常有所不同。
- 数据复制 ：通常假设要访问的数据项是已知的，对数据项的操作仅限于读或写。数据复制常与事务处理系统相关，每个事务由一组对多个数据项的读和/或写操作组成，这些操作应原子执行。因此，允许不同事务并发访问数据项在数据复制中至关重要。
- 服务复制