分布式系统原理（3）--副本控制协议

2、基本副本协议

副本控制协议指按特定的协议流程控制副本数据的读写行为，使得副本满足一定的可用性和一致性要求的分布式协议。副本控制协议要具有一定的对抗异常状态的容错能力，从而使得具有一定的可用性，同时要能提供一定一致性级别。由CAP原理可知，设计满足强一致性，且出现任何网络异常时都可用的副本协议是不可能的。故需在可用性、一致性与性能等各要素间按照具体需求折中。

副本控制协议可分为两大类：“中心化（centralized）副本控制协议”和“去中心化（decentralized）副本控制协议”

（1）中心化副本控制

l  基本思路：由一个中心节点协调副本数据的更新、维护副本之间的一致性。

l  优点：简单，使得分布式并发（多节点同时修改副本）控制问题，简化为中心节点单机并发控制问题。使用方法：加锁等

l  缺点：系统的可用性依赖于中心化节点，当中心化节点异常或与中心节点通信中断时，系统将失去某些服务，也就是存在一定的停服务时间

（2）primary-secondary协议

也称primary-backup，是一种非常常用的中心化副本控制协议。该协议中副本分两大类，有且仅有一个副本作为primary副本，剩余副本都作为secondary副本。维护primary副本的节点作为中心节点，负责维护数据的更新、并发控制、协调副本的一致性。primary-secondary协议一般要解决四大问题，数据更新流程、数据读取方式、primary副本的确定和切换、数据同步（reconcile）。

（a）数据更新基本流程

1）数据更新都是由primary节点协调完成。

2）外部节点将更新操作发给primary节点

3）primary节点进行并发控制即确定并发更新操作的先后顺序

4）primary节点将更新操作发送给secondary节点

5）primary根据secondary节点的完成情况决定更新是否成功并将结果返回外部节点

上述4步骤，若primary同时发送，则secondary的更新吞吐受prim