一、分布式系統面臨的挑戰有哪些

分布式系統需要(yao)大量機器協(xie)作，面臨諸多的(de)(de)挑(tiao)(tiao)戰，其中主要(yao)的(de)(de)挑(tiao)(tiao)戰有：

1、異構的機器與網絡

分布式(shi)系統中的機器，配置不一(yi)樣，其(qi)上運行的服務也可能由不同的語言、架構實現，因(yin)此處理(li)能力(li)也不一(yi)樣；節點間(jian)通過網(wang)絡連接，而(er)不同網(wang)絡運營商提供的網(wang)絡的帶寬、延時、丟(diu)包率又不一(yi)樣。怎么保證大家齊頭并進，共(gong)同完(wan)成(cheng)目標(biao)，這(zhe)是個(ge)不小(xiao)的挑戰。

2、普遍的節點故障

雖然單個節(jie)(jie)點(dian)的故障(zhang)概率較低，但節(jie)(jie)點(dian)數目達(da)到一定規模，出故障(zhang)的概率就(jiu)變高了。分布式系(xi)統需要(yao)保(bao)證故障(zhang)發生的時(shi)候，系(xi)統仍然是可用的，這就(jiu)需要(yao)監控節(jie)(jie)點(dian)的狀態，在節(jie)(jie)點(dian)故障(zhang)的情(qing)況下將該節(jie)(jie)點(dian)負責的計(ji)算、存(cun)儲任(ren)務轉移到其他節(jie)(jie)點(dian)。

3、不可靠的網絡

節(jie)(jie)(jie)點(dian)間通(tong)過網(wang)絡(luo)通(tong)信，而(er)網(wang)絡(luo)是不可靠的。可能(neng)的網(wang)絡(luo)問題(ti)包括：網(wang)絡(luo)分割、延(yan)時(shi)、丟包、亂序。相比單機過程調用，網(wang)絡(luo)通(tong)信最讓(rang)人(ren)頭疼的是超時(shi)：節(jie)(jie)(jie)點(dian)A向(xiang)節(jie)(jie)(jie)點(dian)B發出請求(qiu)，在(zai)約定(ding)的時(shi)間內沒(mei)有收到節(jie)(jie)(jie)點(dian)B的響應，那(nei)么B是否處理了請求(qiu)，這個是不確定(ding)的，這個不確定(ding)會帶來諸(zhu)多問題(ti)，最簡單的，是否要重試請求(qiu)，節(jie)(jie)(jie)點(dian)B會不會多次(ci)處理同一個請求(qiu)。

總而(er)言之，分布式的(de)(de)挑戰來自不確定(ding)性(xing)，不確定(ding)計算機什(shen)么時候(hou)crash、斷電，不確定(ding)磁盤什(shen)么時候(hou)損壞，不確定(ding)每次網(wang)絡(luo)通信要延遲多久，也(ye)不確定(ding)通信對端是否處理(li)了(le)發送的(de)(de)消息。而(er)分布式的(de)(de)規模放大了(le)這個不確定(ding)性(xing)，不確定(ding)性(xing)是令人討厭的(de)(de)，所(suo)以有諸(zhu)多的(de)(de)分布式理(li)論(lun)、協(xie)議(yi)來保證(zheng)在這種不確定(ding)性(xing)的(de)(de)情況下，系統(tong)還能繼續正(zheng)常(chang)工(gong)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(wen)題描述：線(xian)上生產環境中，尤其容器(qi)部署情況下服務實例地址(zhi)（服務器(qi)端口）是動態分配(pei)的，服務調用者無(wu)法提前獲取服務實例地址(zhi)和端口。

解決方案：在服(fu)務(wu)運行時，通過服(fu)務(wu)發現組(zu)件解析服(fu)務(wu)名來獲取服(fu)務(wu)實例地(di)址和端口(kou)。

2、如何找到實例？——請求分發的策略

問題描(miao)述(shu)：找(zhao)到服務器后(hou)，還應該確定將當前(qian)請求發往服務器的哪(na)一個實例。

解決方案：

（1）如果同一個(ge)服務(wu)的實例都是完全對(dui)等的（無狀(zhuang)態(tai)），那么(me)按負載均衡策(ce)略來處理就足夠（隨機(ji)、輪詢、權重、hash、一致性hash、fair等各種策(ce)略）。

（2）如果同一(yi)個(ge)服(fu)(fu)務的(de)(de)實(shi)例(li)不是對(dui)等(deng)的(de)(de)（有狀態），那么需要通過(guo)路由服(fu)(fu)務（元數(shu)據服(fu)(fu)務等(deng)）先(xian)確(que)定當前要訪問的(de)(de)請求數(shu)據在哪一(yi)個(ge)實(shi)例(li)上，然(ran)后再進行(xing)訪問。

3、如何避免雪崩？

問題描述：一個故(gu)障(zhang)由于正(zheng)反饋(kui)不(bu)斷被擴大，從(cong)而導致整個系(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)

解決方案：

（1）【快速(su)失(shi)敗】和【降級機制】：熔斷、降級、限流等，通(tong)過快速(su)減少系統負(fu)載(zai)來避免雪崩(beng)的發生。

（2）【彈性擴(kuo)容機制】，通過(guo)快(kuai)速增加系統的服務能力(li)來避免雪崩的發生。

4、如何對系統進行監控？

問題描述：對于一個分布式系統，如果(guo)我們不能很(hen)清(qing)楚地了解內部的狀態，那么高(gao)可用是(shi)沒有辦法完全保障的。

解決方案：監控系統的各層

（1）【硬件(jian)層(ceng)面】：服(fu)務器溫(wen)度、磁盤RAID陣列等。

（2）【系(xi)統(tong)層(ceng)面(mian)】：存活(huo)狀態、CPU、RAM、load負載。

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

（4）【業務層面(mian)】：PV、UV、訂單。

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)據庫(ku)，那么應該(gai)如(ru)何將數(shu)據進行(xing)切(qie)片？

解決(jue)方(fang)案：Hash、Consistent Hash和Range Based分片策(ce)略。

6、如何設置冗余？如何復制數據？

問題描述：分布式存(cun)儲的(de)高可用(yong)性需(xu)要(yao)冗(rong)余來保證，那么如何做冗(rong)余？如何對數(shu)據(ju)進行復制、更新時(shi)保證兩(liang)份數(shu)據(ju)的(de)一致(zhi)性？

解決方案：

（1）【中心化方案】：主從復制、一(yi)致性協議（Raft和Paxos）。

（2）【去中心化(hua)的(de)方案】：Quorum、Vector Clock。