15、云计算应用与范式解析

云计算应用与范式解析

1. 基于状态机模型的协调：ZooKeeper

1.1 云计算协调需求

云计算的弹性要求具备在多个系统间分配计算和数据的能力，而这些系统之间的协调是分布式环境中的关键功能。协调模型取决于具体任务，如数据存储协调、多活动编排、事件触发前阻塞活动、为下一步行动达成共识或错误后恢复等。需要协调的实体可以是一组云服务器上甚至多个云上运行的进程。运行关键任务的服务器通常会进行复制，当主服务器出现故障时，备份服务器能自动继续执行任务，但前提是备份服务器处于热备用模式，即与主服务器始终保持相同状态。

1.2 现有协调方案问题

以分布式数据存储模型为例，数据访问由代理进行控制，但代理可能成为单点故障，因此多代理架构更优。这些代理应保持相同状态，以便在其中一个代理出现故障时，客户端能无缝切换到其他代理继续访问数据。再如广告服务，涉及大量云服务器，各服务器承担数据库访问、监控、计费、事件日志记录等任务。目前通过共享配置文件协调这些活动的方案是静态的，任何更改都需要更新和重新分发配置文件，且在系统故障时无法从服务器崩溃前的状态进行恢复。

1.3 ZooKeeper解决方案

1.3.1 基本原理

将代理视为确定性有限状态机，按顺序执行客户端发送的命令。当涉及多个代理时，所有代理必须同步并执行相同的状态机命令序列，可通过实现Paxos共识算法来确保。ZooKeeper是基于此模型的分布式协调服务，具有高吞吐量和低延迟的特点，适用于大规模分布式系统。它是开源软件，用Java编写，支持Java和C语言绑定，相关信息可在http://zookeeper.apache.org/获取。