一、分布式系統面臨的挑戰有哪些

分布式系統需要大量機(ji)器協(xie)作，面(mian)臨諸多的挑戰，其中主(zhu)要的挑戰有：

1、異構的機器與網絡

分布式系(xi)統中的(de)(de)(de)機器(qi)，配置不(bu)(bu)一樣，其上運行(xing)的(de)(de)(de)服務(wu)也可能(neng)由(you)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)語言、架構實現，因此(ci)處理能(neng)力也不(bu)(bu)一樣；節(jie)點間通過網(wang)絡(luo)(luo)連接，而不(bu)(bu)同(tong)(tong)網(wang)絡(luo)(luo)運營商提(ti)供的(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)的(de)(de)(de)帶(dai)寬、延(yan)時(shi)、丟包率又不(bu)(bu)一樣。怎么保證大家齊頭并(bing)進，共同(tong)(tong)完(wan)成目標，這是個不(bu)(bu)小的(de)(de)(de)挑戰。

2、普遍的節點故障

雖(sui)然單個(ge)節點的(de)(de)(de)故(gu)障(zhang)概(gai)率較(jiao)低，但節點數目達到一(yi)定規(gui)模，出(chu)故(gu)障(zhang)的(de)(de)(de)概(gai)率就(jiu)變高了。分(fen)布式(shi)系統需要(yao)保證(zheng)故(gu)障(zhang)發生(sheng)的(de)(de)(de)時(shi)候，系統仍(reng)然是可用的(de)(de)(de)，這(zhe)就(jiu)需要(yao)監(jian)控節點的(de)(de)(de)狀(zhuang)態，在節點故(gu)障(zhang)的(de)(de)(de)情況下(xia)將該節點負責的(de)(de)(de)計算、存儲任務轉移到其他節點。

3、不可靠的網絡

節(jie)點(dian)間通(tong)過網(wang)絡(luo)通(tong)信，而網(wang)絡(luo)是(shi)不可靠的(de)。可能的(de)網(wang)絡(luo)問(wen)題包(bao)括：網(wang)絡(luo)分割、延時、丟包(bao)、亂序(xu)。相(xiang)比單(dan)機(ji)過程調用，網(wang)絡(luo)通(tong)信最(zui)讓人頭疼的(de)是(shi)超時：節(jie)點(dian)A向(xiang)節(jie)點(dian)B發出請(qing)求，在約定的(de)時間內沒有收到節(jie)點(dian)B的(de)響應，那么B是(shi)否處理了請(qing)求，這個是(shi)不確定的(de)，這個不確定會(hui)帶來諸多問(wen)題，最(zui)簡(jian)單(dan)的(de)，是(shi)否要重試(shi)請(qing)求，節(jie)點(dian)B會(hui)不會(hui)多次處理同一個請(qing)求。

總而(er)(er)言(yan)之，分(fen)布式的(de)(de)挑戰(zhan)來自不(bu)確(que)(que)定(ding)性(xing)，不(bu)確(que)(que)定(ding)計算機什么時(shi)候crash、斷電，不(bu)確(que)(que)定(ding)磁(ci)盤什么時(shi)候損壞，不(bu)確(que)(que)定(ding)每次網絡通信(xin)(xin)要(yao)延遲(chi)多久，也不(bu)確(que)(que)定(ding)通信(xin)(xin)對(dui)端是否處(chu)理(li)了(le)發送的(de)(de)消(xiao)息。而(er)(er)分(fen)布式的(de)(de)規模(mo)放大了(le)這個不(bu)確(que)(que)定(ding)性(xing)，不(bu)確(que)(que)定(ding)性(xing)是令人(ren)討厭(yan)的(de)(de)，所(suo)以(yi)有諸(zhu)多的(de)(de)分(fen)布式理(li)論、協(xie)議來保證在這種(zhong)不(bu)確(que)(que)定(ding)性(xing)的(de)(de)情況下，系(xi)統還能繼(ji)續正常(chang)工作。

二、分布式系統帶來的問題及解答

1、如何找到所需的服務？——服務發現組件

問題(ti)描述：線上生產環境中，尤其(qi)容器部署情況下服務(wu)實例(li)地(di)址(zhi)（服務(wu)器端(duan)口）是動態分配的，服務(wu)調用者無(wu)法提前獲取服務(wu)實例(li)地(di)址(zhi)和端(duan)口。

解(jie)決方案：在服務運(yun)行時，通過服務發現組(zu)件解(jie)析(xi)服務名來獲取服務實例(li)地址和端(duan)口(kou)。

2、如何找到實例？——請求分發的策略

問(wen)題(ti)描述：找到服務器后(hou)，還應該(gai)確定將當前(qian)請求發往服務器的(de)哪一個實(shi)例。

解決方案：

（1）如果同一(yi)個(ge)服務(wu)的實例都是完全對等的（無狀態），那么按負載均衡策略(lve)來處理就足夠（隨機、輪詢、權(quan)重(zhong)、hash、一(yi)致性hash、fair等各種(zhong)策略(lve)）。

（2）如果同一個服務(wu)的(de)實例不是對等的(de)（有狀(zhuang)態），那(nei)么需要通過路由服務(wu)（元(yuan)數據服務(wu)等）先(xian)確定當(dang)前要訪問的(de)請求數據在哪一個實例上，然后(hou)再(zai)進(jin)行訪問。

3、如何避免雪崩？

問(wen)題描(miao)述：一個故(gu)障由于正反饋不斷被擴大，從(cong)而導致整個系統故(gu)障

解決方案：

（1）【快速失敗(bai)】和【降級機制(zhi)】：熔斷、降級、限(xian)流等，通(tong)過快速減(jian)少系統負載來避免(mian)雪崩的發生。

（2）【彈性(xing)擴(kuo)容機制】，通(tong)過(guo)快速增加系統的服(fu)務能(neng)力來避免(mian)雪崩(beng)的發生。

4、如何對系統進行監控？

問題描述：對于一個分布式系統，如(ru)果我們不能很(hen)清楚地了解內部的(de)狀態，那么(me)高可用是(shi)沒有辦法(fa)完全保障(zhang)的(de)。

解決方(fang)案：監控系統的各(ge)層

（1）【硬件層面】：服(fu)務器溫度(du)、磁盤(pan)RAID陣列等。

（2）【系統層(ceng)面】：存活狀態、CPU、RAM、load負(fu)載。

（3）【應用層】：mysql、Nginx、Django、LVS、HAProxy。

（4）【業(ye)務層(ceng)面】：PV、UV、訂單。

5、分布式存儲如何做數據切片？

問(wen)題描(miao)述：既然要實(shi)現分布式數(shu)據庫(ku)，那(nei)么應該如何將(jiang)數(shu)據進(jin)行切片？

解決方案：Hash、Consistent Hash和Range Based分片策略(lve)。

6、如何設置冗余？如何復制數據？

問題描述(shu)：分布(bu)式存(cun)儲的高可用(yong)性(xing)需要冗余(yu)來保證，那么如何做冗余(yu)？如何對數(shu)據(ju)進行(xing)復制、更新時(shi)保證兩份數(shu)據(ju)的一致性(xing)？

解決方案：

（1）【中心化方案】：主(zhu)從復制、一致性協(xie)議（Raft和Paxos）。

（2）【去中心化的方案】：Quorum、Vector Clock。