34、线性一致性：原理、实现与成本

线性一致性：原理、实现与成本

1. 线性一致性概述

严格来说，ZooKeeper 和 etcd 提供线性一致的写操作，但读操作可能是陈旧的，因为默认情况下，读操作可以由任何一个副本提供服务。不过，你可以选择请求线性一致的读操作：etcd 将其称为法定读，而在 ZooKeeper 中，你需要在读取之前调用 sync() 方法。

2. 线性一致性的应用场景

线性一致性在以下几个方面对系统的正确运行起着重要作用：
- 锁和领导者选举 ：使用单领导者复制的系统需要确保只有一个领导者，避免出现脑裂问题。选举领导者的一种方法是使用锁，每个启动的节点都会尝试获取锁，成功的节点将成为领导者。无论锁如何实现，它都必须是线性一致的，即所有节点必须就哪个节点拥有锁达成一致。像 Apache ZooKeeper 和 etcd 这样的协调服务通常用于实现分布式锁和领导者选举，它们使用共识算法以容错的方式实现线性一致的操作。在一些分布式数据库，如 Oracle Real Application Clusters (RAC) 中，也会在更细粒度的层面使用分布式锁，RAC 为每个磁盘页面使用一个锁，多个节点共享对同一磁盘存储系统的访问。
- 约束和唯一性保证 ：数据库中常见唯一性约束，例如用户名或电子邮件地址必须唯一标识一个用户，文件存储服务中不能有两个具有相同路径和文件名的文件。如果要在写入数据时强制执行此约束，就需要线性一致性。这类似于锁的情况，当用户注册服务时，可以将其视为在所选用户名上获取了一个“锁”。类似的问题还包括确保银行账户余额永远不会为负，仓库中的库存不会超售，以及两