一、分布式系統面臨的挑戰有哪些

分布式系統需要大量機器協(xie)作，面臨諸(zhu)多的(de)挑(tiao)戰，其(qi)中主要的(de)挑(tiao)戰有：

1、異構的機器與網絡

分布式(shi)系(xi)統中(zhong)的機(ji)器，配置不(bu)(bu)一(yi)樣，其(qi)上運(yun)行的服務也可能由不(bu)(bu)同的語言、架(jia)構(gou)實現，因此處理能力(li)也不(bu)(bu)一(yi)樣；節點間通過網(wang)絡連(lian)接(jie)，而(er)不(bu)(bu)同網(wang)絡運(yun)營商提供的網(wang)絡的帶寬、延時、丟(diu)包率又(you)不(bu)(bu)一(yi)樣。怎么保證大(da)家(jia)齊(qi)頭(tou)并(bing)進，共同完成目(mu)標，這是個不(bu)(bu)小(xiao)的挑戰(zhan)。

2、普遍的節點故障

雖然單個節點(dian)的(de)(de)故(gu)障(zhang)概(gai)率較低，但節點(dian)數目達(da)到一定規模，出(chu)故(gu)障(zhang)的(de)(de)概(gai)率就變高了。分布(bu)式系統需要保證故(gu)障(zhang)發生的(de)(de)時(shi)候(hou)，系統仍然是可用的(de)(de)，這就需要監控節點(dian)的(de)(de)狀態，在節點(dian)故(gu)障(zhang)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下將該節點(dian)負責的(de)(de)計算、存儲(chu)任務轉移(yi)到其他節點(dian)。

3、不可靠的網絡

節(jie)點間(jian)通過(guo)網絡(luo)通信，而(er)網絡(luo)是(shi)(shi)不(bu)可(ke)靠的(de)。可(ke)能(neng)的(de)網絡(luo)問題包括：網絡(luo)分(fen)割(ge)、延時(shi)、丟包、亂序。相比單(dan)機(ji)過(guo)程調用，網絡(luo)通信最讓(rang)人頭疼的(de)是(shi)(shi)超時(shi)：節(jie)點A向節(jie)點B發出請(qing)求(qiu)(qiu)，在約定(ding)的(de)時(shi)間(jian)內沒(mei)有收到節(jie)點B的(de)響應(ying)，那么B是(shi)(shi)否處理了請(qing)求(qiu)(qiu)，這個是(shi)(shi)不(bu)確定(ding)的(de)，這個不(bu)確定(ding)會(hui)(hui)帶來諸多問題，最簡單(dan)的(de)，是(shi)(shi)否要重試請(qing)求(qiu)(qiu)，節(jie)點B會(hui)(hui)不(bu)會(hui)(hui)多次處理同一(yi)個請(qing)求(qiu)(qiu)。

總(zong)而言之，分布(bu)式(shi)的(de)挑戰(zhan)來(lai)自不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)性，不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)計算機什么時候(hou)crash、斷(duan)電(dian)，不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)磁(ci)盤什么時候(hou)損壞，不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)每次(ci)網(wang)絡通信要延遲(chi)多久，也不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)通信對端是否處理(li)了(le)發(fa)送(song)的(de)消息。而分布(bu)式(shi)的(de)規模放大了(le)這個不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)性，不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)性是令人討(tao)厭的(de)，所以有諸多的(de)分布(bu)式(shi)理(li)論、協議來(lai)保(bao)證(zheng)在這種不(bu)確(que)(que)(que)定(ding)性的(de)情況下，系統(tong)還能繼(ji)續正常工作。

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(shu)：線上生產(chan)環境中，尤其容(rong)器(qi)部(bu)署情況下服(fu)(fu)務實例地(di)址(zhi)（服(fu)(fu)務器(qi)端口）是動態分配(pei)的，服(fu)(fu)務調用者(zhe)無(wu)法提前獲取(qu)服(fu)(fu)務實例地(di)址(zhi)和端口。

解(jie)決方案：在服(fu)務運(yun)行時，通過服(fu)務發現組件(jian)解(jie)析服(fu)務名來獲取服(fu)務實例地址(zhi)和端口。

2、如何找到實例？——請求分發的策略

問題(ti)描述：找到(dao)服務器(qi)后，還應(ying)該確定將(jiang)當前請求發往服務器(qi)的哪一個實例。

解決方案：

（1）如果同(tong)一個(ge)服務的實(shi)例(li)都是完全對等的（無狀(zhuang)態），那么按負載均衡策略來處理(li)就足夠(gou)（隨機、輪(lun)詢(xun)、權重、hash、一致性hash、fair等各種(zhong)策略）。

（2）如果同一個服(fu)(fu)務的實例(li)不是對等的（有狀態），那么(me)需要通過路由服(fu)(fu)務（元(yuan)數(shu)據服(fu)(fu)務等）先確定當前要訪(fang)(fang)問(wen)的請求數(shu)據在哪一個實例(li)上，然后再(zai)進行訪(fang)(fang)問(wen)。

3、如何避免雪崩？

問題描述：一個故(gu)障(zhang)由于正反饋(kui)不斷(duan)被(bei)擴大(da)，從而導致整個系(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)

解決方案：

（1）【快(kuai)速失敗】和【降(jiang)級機制】：熔斷、降(jiang)級、限流等，通(tong)過快(kuai)速減少系統(tong)負載來避免(mian)雪(xue)崩的發生(sheng)。

（2）【彈性擴容機(ji)制】，通過快速增加系(xi)統的服務能力來(lai)避免(mian)雪崩的發生(sheng)。

4、如何對系統進行監控？

問題描述：對于一個分布式系統，如果(guo)我們不能很清(qing)楚地了解內部的(de)狀態，那么(me)高可用是沒有辦法完全保(bao)障(zhang)的(de)。

解決方案：監(jian)控系統的各層

（1）【硬件層面】：服務器(qi)溫度、磁盤RAID陣列(lie)等。

（2）【系統層(ceng)面】：存(cun)活狀態(tai)、CPU、RAM、load負載。

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

（4）【業務層面】：PV、UV、訂單(dan)。

5、分布式存儲如何做數據切片？

問題描述：既然要實現(xian)分布式數(shu)據(ju)庫，那么應該如何將數(shu)據(ju)進行切片？

解決方(fang)案：Hash、Consistent Hash和Range Based分片策略。

6、如何設置冗余？如何復制數據？

問題描述(shu)：分布式存儲的高可用(yong)性(xing)需(xu)要冗(rong)余(yu)來(lai)保(bao)(bao)證，那么如何(he)做冗(rong)余(yu)？如何(he)對數(shu)(shu)據(ju)進行復制、更新時(shi)保(bao)(bao)證兩(liang)份數(shu)(shu)據(ju)的一致性(xing)？

解決方案：

（1）【中心化方(fang)案】：主從(cong)復制(zhi)、一致性協(xie)議（Raft和Paxos）。

（2）【去(qu)中心化的方案】：Quorum、Vector Clock。