很可惜 T 。T 您現(xiàn)在還不是作者身份，不能自主發(fā)稿哦～
如有投稿需求，請把文章發(fā)送到郵箱tougao@appcpx.com，一經(jīng)錄用會有專人和您聯(lián)系
咨詢?nèi)绾纬蔀榇河鹱髡哒埪?lián)系：鳥哥筆記小羽毛（ngbjxym）
這是我的第42篇原創(chuàng)
今天聊聊分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)一致性的各種解決方案。有點燒腦，但是很有趣。
在傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫環(huán)境（單體環(huán)境，或者叫單機）中，自己記錄自己的就行了，單機環(huán)境不存在環(huán)境數(shù)據(jù)一致性的問題，倒是有并發(fā)操作數(shù)據(jù)一致性的問題。
對于一個數(shù)據(jù)庫操作（專業(yè)術(shù)語叫：事務(wù)）來說，總結(jié)出4個特性：原子性、一致性、隔離性和持久性，合稱ACID，我們不需要記那么多，只需要知道這些特性就是能保證數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)能夠準確就行了。
原子性（atomicity）：一個事務(wù)中的所有操作，不可分割，要么全部成功，要么全部失??；
一致性（consistency）：一個事務(wù)執(zhí)行前與執(zhí)行后數(shù)據(jù)的完整性必須保持一致；
隔離性（isolation）：一個事務(wù)的執(zhí)行，不能被其他事務(wù)干擾，多并發(fā)時事務(wù)之間要相互隔離；
持久性（durability）：一個事務(wù)一旦被提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變是永久性的。
為了防止很多人一起操作，數(shù)據(jù)庫會大量使用鎖。鎖就是在你操作這條數(shù)據(jù)的時候，加一個狀態(tài)位，別人就無法操作了，類似于你上廁所的時候鎖門一樣
。
在上圖中，有兩個業(yè)務(wù)操作同時要修改關(guān)于的等級，但是業(yè)務(wù)操作3拿到鎖了，所以操作之后，關(guān)羽的等級會變成35。業(yè)務(wù)操作2會因為這條記錄被鎖，而執(zhí)行失敗。
單機數(shù)據(jù)庫環(huán)境（傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫），用的大多是悲觀鎖，意思就是用悲觀的態(tài)度對待數(shù)據(jù)庫修改，假定任何一次拿數(shù)據(jù)都可能遇到有人會修改：
在你修改這條數(shù)據(jù)的時候，數(shù)據(jù)庫會自動幫你對條記錄上個鎖，別人就無法在你改數(shù)據(jù)的時候同時修改了，這叫行鎖；
在你改這個表的時候，數(shù)據(jù)庫也會給表上鎖，這叫表鎖；
在你讀取數(shù)據(jù)的時候上鎖，就是讀鎖；
在你寫數(shù)據(jù)的時候上鎖，這就是寫鎖。
但是分布式環(huán)境，就不一樣了。鎖是面對并發(fā)任務(wù)的，解決多個任務(wù)搶一個資源的問題。分布式的時候也會面臨這個問題，用的是分布式鎖解決。
但是分布式本身會導(dǎo)致另外一個問題：分布式是集群環(huán)境，集群環(huán)境會存儲多個副本，這個時候問題來了，既然一份數(shù)據(jù)會存儲多個副本，集群怎么保證多個副本中的數(shù)據(jù)都是一樣的？又怎么最終保證修改完數(shù)據(jù)后，我們?nèi)プx取這個數(shù)據(jù)，就是剛剛改好的數(shù)據(jù)呢？
之所以有這個問題，就是因為分布式環(huán)境是多個小數(shù)據(jù)庫組成集群，而網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)異常是集群建設(shè)的前提假設(shè)。也就是說，當業(yè)務(wù)操作1修改關(guān)羽等級的時候，就可能出現(xiàn)三個副本的數(shù)據(jù)不一致的情況。副本1、2已經(jīng)改好了，副本3因為網(wǎng)絡(luò)延遲，還沒改好；這時業(yè)務(wù)操作2讀取關(guān)羽等級的時候，如何保證能讀取到最新的數(shù)據(jù)？這就是分布式環(huán)境中的數(shù)據(jù)一致性的額問題。
為了研究分布式數(shù)據(jù)一致性的問題，IT屆吵吵了很久，2000年，Eric Brewer在國際會議上提出了CAP猜想，2002年，Lynch與其他人證明了Brewer猜想。這個被證明的CAP定理如下：
C一致性，即所有副本的數(shù)據(jù)都是一致的；
A高可用性，即一部分節(jié)點出現(xiàn)故障，能夠響應(yīng)客戶端的讀取請求
P分區(qū)容錯性，分布式環(huán)境中，即出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)時，也能使客戶端拿到最新數(shù)據(jù)
C\A\P無法同時滿足，最多只能同時滿足其中兩項。
其中P（分區(qū)容錯性）是必須的，也就是說，我們只剩下CP和AP兩個選擇。要么拋棄數(shù)據(jù)一致性，追求高可用，要么拋棄高可用，追求數(shù)據(jù)一致性。而這兩個結(jié)果都不是我們想要的。這可咋辦？
這個世界總是有英雄站出來。eBay的架構(gòu)師Dan Pritchett提出了BASE理論：
Basically Availble，基本可用（CAP中的A，高可用）
Soft-state，軟狀態(tài)/柔**務(wù)
Eventual Consistency，最終一致性（CAP中的C，數(shù)據(jù)一致性）
所有的非金融的應(yīng)用場景中，我們都遵循BASE理論，提供基本可用和最終一致性的服務(wù)。
正是基于CAP和BASE理論，才有了Quorum機制，來解決分布式環(huán)境中數(shù)據(jù)一致性的問題。quorum機制又叫NRW機制，允許集群中有不一樣的情況，但是只要能保證讀取的時候有新的數(shù)據(jù)就行了，NRW即：
N=總節(jié)點數(shù)
R=read，讀取的副本數(shù)
W=write，寫入的副本數(shù)
拿到最新數(shù)據(jù)所需要讀取的副本數(shù)共需：R=N-W+1，W越大，寫入的概率越小，讀取的壓力就越??；W越小，寫入的概率越大，但是讀取的節(jié)點數(shù)就越多，讀取的性能越差
以上圖為例，假設(shè)業(yè)務(wù)操作1進行修改關(guān)羽等級的時候，只有兩個節(jié)點修改成功了，那么業(yè)務(wù)操作2進行讀取的時候，必須要讀取R=N-W+1=3-2+1=2個副本就能獲取到最新的數(shù)據(jù)。你看，我們無需所有節(jié)點都一致，也能達成數(shù)據(jù)可用的效果。至于那個還沒改好的節(jié)點，集群的數(shù)據(jù)同步機制會慢慢同步的。
那么有沒有讓所有節(jié)點都一次性全部成功寫入的方法呢？有的，方法還不少。
目前主流的強一致性解決方案有4種：
2PC（2 phase commit）2階段遞交法
3PC（3 phase commit）3階段遞交法
4PC（笑） TCC（try-cancel-commit）試一下，不行就算了遞交法
消息中間件一致性解決方案
基本上跟TCP/IP三次握手的邏輯是一樣的，2PC就是經(jīng)過兩個階段，最后遞交事務(wù)；3PC就是經(jīng)過3個階段，最后遞交事務(wù)；TCC就是嘗試、取消、遞交；Half MQ就是先占坑，確認后再遞交。
2PC
2PC分為兩個階段：投票階段和操作階段。既然是投票，就得有一個人從中協(xié)調(diào)，要不怎么保證公平呢。所以2PC引入了一個協(xié)調(diào)者coordinator。一個分布式事務(wù)請求過來，先到協(xié)調(diào)者這邊，協(xié)調(diào)者發(fā)起第一階段即投票階段，問所有的參與者：你們準備好了嗎？所有人回答：準備好了！然后協(xié)調(diào)者發(fā)起第二階段即遞交階段說：兄弟們，改吧。然后所有參與者發(fā)起本地事務(wù)把關(guān)于的等級改成34級。如果有人說：我這還沒好，那么協(xié)調(diào)者也會發(fā)起第二階段，只不過就變成了取消操作。
這就跟跑步比賽一樣，第一階段：裁判喊“準備~~”；第二階段：裁判喊“跑”！
2PC比較耗資源，因為所有人的資源都鎖著，一直等到所有人都答復(fù)了才能遞交/取消，萬一有節(jié)點甚至是協(xié)調(diào)者掉線那就麻煩了，全得等著。
3PC
3PC是在2PC的基礎(chǔ)上做了一些優(yōu)化，在2PC的兩個階段之間，增加一個“預(yù)執(zhí)行”Percommit的階段，這樣就變成了3個階段：CanCommit、PerCommit、DoCommit。
這還跟跑步比賽一樣，第一階段：裁判喊“各就位~~”；第二階段：裁判喊“預(yù)備~~~”；第三階段：裁判喊“跑”！
3PC由于增加了預(yù)執(zhí)行的操作，不會造成長時間鎖資源，而且增加了超時自動遞交的規(guī)則，效率大大增加。
但是萬一有些節(jié)點超時的時候，有些節(jié)點告訴協(xié)調(diào)者他準備失敗，然后協(xié)調(diào)者取消了任務(wù)咋辦？這樣還是會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
TCC
TCC實際上是在業(yè)務(wù)邏輯層實現(xiàn)的，就是寫業(yè)務(wù)代碼的程序員完成的。2PC、3PC都是資源層實現(xiàn)的，是底層的邏輯封裝好的。TCC就是Try、Cancel、Commit，這不是跟2PC一樣的么？準備-取消or執(zhí)行。所以很多程序員在看TCC和2PC的時候會感覺這倆很像。TCC的優(yōu)勢是應(yīng)用自己定義數(shù)據(jù)庫操作的粒度，降低鎖的沖突，提高吞吐量。
TCC的問題在于每個業(yè)務(wù)都要寫一次TCC。太繁瑣了。有沒有更好的解決辦法呢？
消息中間件一致性解決方案
其實消息中間件的一致性解決方案分為普通MQ和Half MQ 半消息（事務(wù)消息）。
現(xiàn)在我們不需要老是詢問了，也不需要在業(yè)務(wù)邏輯里總?cè)プ龈鞣N嘗試了。直接把需要別人改的東西扔到MQ里，其他組件到MQ里定時消費消息，按要求執(zhí)行就OK了。完全解耦，簡直完美！
但是MQ本身就有一些小問題，比如上游應(yīng)用處理完了，把消息扔到MQ的時候出現(xiàn)問題了，那就完蛋了，前后數(shù)據(jù)就不一致了。這時候就需要半消息（事務(wù)消息）出場了。
Half MQ的意思就是把消息再分成兩次，做一次類似于2PC的操作。
這樣就避免了普通MQ的管殺不管埋的弊端。生產(chǎn)者需要等半消息確認成功后，才開始寫本地事務(wù)。MQ這邊已經(jīng)確認消息ok，再投遞給消費者，消費者那邊進行消費就行了。
我們發(fā)現(xiàn)，一個很簡單事情放到分布式環(huán)境之后就變得非常復(fù)雜。就好比是自己做決定和讓集體做決定一樣，太難了。自己決定的話，自己說了算就行了。集體決定得需要各種各樣的規(guī)則，要不就大家各說各的，吵成一團。
好在計算機比人要簡單的多，我們怎么說，它就怎么做。比起人來說，還是計算機要容易對付的多啊。
還有，各種問題，總是有解決方案的，我們總是在無窮逼近完美之中，但是貌似又不是能完美解決，總是有一些小小的問題。我站在巨人的肩膀上，感嘆世界的不完美，是不是太作了？
以上~~~
熱文 | 大數(shù)據(jù)工程師體系職業(yè)路徑全解
本文為作者獨立觀點，不代表鳥哥筆記立場，未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載。
《鳥哥筆記版權(quán)及免責申明》 如對文章、圖片、字體等版權(quán)有疑問，請點擊 反饋舉報
我們致力于提供一個高質(zhì)量內(nèi)容的交流平臺。為落實國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室“依法管網(wǎng)、依法辦網(wǎng)、依法上網(wǎng)”的要求，為完善跟帖評論自律管理，為了保護用戶創(chuàng)造的內(nèi)容、維護開放、真實、專業(yè)的平臺氛圍，我們團隊將依據(jù)本公約中的條款對注冊用戶和發(fā)布在本平臺的內(nèi)容進行管理。平臺鼓勵用戶創(chuàng)作、發(fā)布優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，同時也將采取必要措施管理違法、侵權(quán)或有其他不良影響的網(wǎng)絡(luò)信息。
一、根據(jù)《網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容生態(tài)治理規(guī)定》《中華人民共和國未成年人保護法》等法律法規(guī)，對以下違法、不良信息或存在危害的行為進行處理。
1. 違反法律法規(guī)的信息，主要表現(xiàn)為：
1)反對憲法所確定的基本原則；
2)危害國家安全，泄露國家秘密，顛覆國家政權(quán)，破壞國家統(tǒng)一，損害國家榮譽和利益；
3)侮辱、濫用英烈形象，歪曲、丑化、褻瀆、否定英雄烈士事跡和精神，以侮辱、誹謗或者其他方式侵害英雄烈士的姓名、肖像、名譽、榮譽；
4)宣揚恐怖主義、極端主義或者煽動實施恐怖活動、極端主義活動；
5)煽動民族仇恨、民族歧視，破壞民族團結(jié)；
6)破壞國家宗教政策，宣揚邪教和封建迷信；
7)散布謠言，擾亂社會秩序，破壞社會穩(wěn)定；
8)宣揚淫穢、色情、賭博、暴力、兇殺、恐怖或者教唆犯罪；
9)煽動非法集會、結(jié)社、游行、示威、聚眾擾亂社會秩序；
10)侮辱或者誹謗他人，侵害他人名譽、隱私和其他合法權(quán)益；
11)通過網(wǎng)絡(luò)以文字、圖片、音視頻等形式，對未成年人實施侮辱、誹謗、威脅或者惡意損害未成年人形象進行網(wǎng)絡(luò)欺凌的；
12)危害未成年人身心健康的；
13)含有法律、行政法規(guī)禁止的其他內(nèi)容；
2. 不友善：不尊重用戶及其所貢獻內(nèi)容的信息或行為。主要表現(xiàn)為：
1)輕蔑：貶低、輕視他人及其勞動成果；
2)誹謗：捏造、散布虛假事實，損害他人名譽；
3)嘲諷：以比喻、夸張、侮辱性的手法對他人或其行為進行揭露或描述，以此來激怒他人；
4)挑釁：以不友好的方式激怒他人，意圖使對方對自己的言論作出回應(yīng)，蓄意制造事端；
5)羞辱：貶低他人的能力、行為、生理或身份特征，讓對方難堪；
6)謾罵：以不文明的語言對他人進行負面評價；
7)歧視：煽動人群歧視、地域歧視等，針對他人的民族、種族、宗教、性取向、性別、年齡、地域、生理特征等身份或者歸類的攻擊；
8)威脅：許諾以不良的后果來迫使他人服從自己的意志；
3. 發(fā)布垃圾廣告信息：以推廣曝光為目的，發(fā)布影響用戶體驗、擾亂本網(wǎng)站秩序的內(nèi)容，或進行相關(guān)行為。主要表現(xiàn)為：
1)多次發(fā)布包含售賣產(chǎn)品、提供服務(wù)、宣傳推廣內(nèi)容的垃圾廣告。包括但不限于以下幾種形式：
2)單個帳號多次發(fā)布包含垃圾廣告的內(nèi)容；
3)多個廣告帳號互相配合發(fā)布、傳播包含垃圾廣告的內(nèi)容；
4)多次發(fā)布包含欺騙性外鏈的內(nèi)容，如未注明的淘寶客鏈接、跳轉(zhuǎn)網(wǎng)站等，誘騙用戶點擊鏈接
5)發(fā)布大量包含推廣鏈接、產(chǎn)品、品牌等內(nèi)容獲取搜索引擎中的不正當曝光；
6)購買或出售帳號之間虛假地互動，發(fā)布干擾網(wǎng)站秩序的推廣內(nèi)容及相關(guān)交易。
7)發(fā)布包含欺騙性的惡意營銷內(nèi)容，如通過偽造經(jīng)歷、冒充他人等方式進行惡意營銷；
8)使用特殊符號、圖片等方式規(guī)避垃圾廣告內(nèi)容審核的廣告內(nèi)容。
4. 色情低俗信息，主要表現(xiàn)為：
1)包含自己或他人性經(jīng)驗的細節(jié)描述或露骨的感受描述；
2)涉及色情段子、兩性笑話的低俗內(nèi)容；
3)配圖、頭圖中包含庸俗或挑逗性圖片的內(nèi)容；
4)帶有性暗示、性挑逗等易使人產(chǎn)生性聯(lián)想；
5)展現(xiàn)血腥、驚悚、殘忍等致人身心不適；
6)炒作緋聞、丑聞、劣跡等；
7)宣揚低俗、庸俗、媚俗內(nèi)容。
5. 不實信息，主要表現(xiàn)為：
1)可能存在事實性錯誤或者造謠等內(nèi)容；
2)存在事實夸大、偽造虛假經(jīng)歷等誤導(dǎo)他人的內(nèi)容；
3)偽造身份、冒充他人，通過頭像、用戶名等個人信息暗示自己具有特定身份，或與特定機構(gòu)或個人存在關(guān)聯(lián)。
6. 傳播封建迷信，主要表現(xiàn)為：
1)找人算命、測字、占卜、解夢、化解厄運、使用迷信方式治??；
2)求推薦算命看相大師；
3)針對具體風水等問題進行求助或咨詢；
4)問自己或他人的八字、六爻、星盤、手相、面相、五行缺失，包括通過占卜方法問婚姻、前程、運勢，東西寵物丟了能不能找回、取名改名等；
7. 文章標題黨，主要表現(xiàn)為：
1)以各種夸張、獵奇、不合常理的表現(xiàn)手法等行為來誘導(dǎo)用戶；
2)內(nèi)容與標題之間存在嚴重不實或者原意扭曲；
3)使用夸張標題，內(nèi)容與標題嚴重不符的。
8.「飯圈」亂象行為，主要表現(xiàn)為：
1)誘導(dǎo)未成年人應(yīng)援集資、高額消費、投票打榜
2)粉絲互撕謾罵、拉踩引戰(zhàn)、造謠攻擊、人肉搜索、侵犯隱私
3)鼓動「飯圈」粉絲攀比炫富、奢靡享樂等行為
4)以號召粉絲、雇用網(wǎng)絡(luò)水軍、「養(yǎng)號」形式刷量控評等行為
5)通過「蹭熱點」、制造話題等形式干擾輿論，影響傳播秩序
9. 其他危害行為或內(nèi)容，主要表現(xiàn)為：
1)可能引發(fā)未成年人模仿不安全行為和違反社會公德行為、誘導(dǎo)未成年人不良嗜好影響未成年人身心健康的；
2)不當評述自然災(zāi)害、重大事故等災(zāi)難的；
3)美化、粉飾侵略戰(zhàn)爭行為的；
4)法律、行政法規(guī)禁止，或可能對網(wǎng)絡(luò)生態(tài)造成不良影響的其他內(nèi)容。
二、違規(guī)處罰
本網(wǎng)站通過主動發(fā)現(xiàn)和接受用戶舉報兩種方式收集違規(guī)行為信息。所有有意的降低內(nèi)容質(zhì)量、傷害平臺氛圍及欺凌未成年人或危害未成年人身心健康的行為都是不能容忍的。
當一個用戶發(fā)布違規(guī)內(nèi)容時，本網(wǎng)站將依據(jù)相關(guān)用戶違規(guī)情節(jié)嚴重程度，對帳號進行禁言 1 天、7 天、15 天直至永久禁言或封停賬號的處罰。當涉及欺凌未成年人、危害未成年人身心健康、通過作弊手段注冊、使用帳號，或者濫用多個帳號發(fā)布違規(guī)內(nèi)容時，本網(wǎng)站將加重處罰。
三、申訴
隨著平臺管理經(jīng)驗的不斷豐富，本網(wǎng)站出于維護本網(wǎng)站氛圍和秩序的目的，將不斷完善本公約。
如果本網(wǎng)站用戶對本網(wǎng)站基于本公約規(guī)定做出的處理有異議，可以通過「建議反饋」功能向本網(wǎng)站進行反饋。
(規(guī)則的最終解釋權(quán)歸屬本網(wǎng)站所有)