主备副本之间的复制一般经由过程操作日记来实现。操作日记的道理很简单：畏敲?用好磁盘的次序读写特点，将客户端的写操作先次序写入稻磁逄中，然后应用到内存中，因为内存是随机读写设备，可以很轻易经由过程各类数据构造，比如B+树将数据有效地组织起来。当办事器宕机重启时，只须要回放操作日记就可以恢复内存状况。为了进步体系的并发才能，体系会积攒必定的操作日记再批量写入稻磁逄中，这种技巧一般称为成组提交。

如不雅每次办事器出现故障都须要回放所有的操作日记，效力是无法忍耐的，检查点( CheckPoint)恰是为懂得决这个问题。体系按期将内存状况以检查点文件的情势dump稻磁逄中，并记录检查点时刻对应的操作日记回放点。检查点文件成功创建后，回放点之前的日记可以被垃圾收受接收，今后如不雅办事器出现故障，只须要回放检查点之后的操作日记。(内存中只有“检查点”之后的数据)

机能：吞吐才能(QPS、TPS)、响应延迟。

最大年夜保护模式( Maximum Protection)：即强同步复制模式，写操作请求主库先将操作日记(数据库的redo/undo日记)同步到至少一个备库才可以返回客户端成功。

最大年夜机能模式( Maximum Performance)：即异步复制模式，写操作只须要在主库上履行成功就可以返回客户端成功。

最大年夜可用性模式( Maximum Availability)：上述两种模式的┞粉衷。

容错

常见故障中，单机故障和磁盘故障产生概率最高。在分布式体系中，可以经由过程租约(Lease)机制进行故障检测。

租约机制就是带有超不时光的一种授权。假设机械A须要检测机械B是否产生故障，机械A可以给机械B发放租约，机械B持有的租约在有效期内才许可供给办事，不然主动停止办事。须要留意的是，实现租约机制时须要推敲一个提前量。

故障恢复中，总控节点一般须要等待一段时光，比如1个小时，如不雅之前下线的节点从新上线，可以认为是临时性故障，不然，认为是永远性故障。停办事时光包含两个部分，故障检测时光以及故障恢复时光。故障检测时光一般在几秒到十几秒，和集群范围密切相干，集群范围越大年夜，故障检测对总控节点造成的压力就越大年夜，故障检测时光就越长。

图2 故障恢复

可扩大性

分布式存储体系大年夜多都带有总控节点，基于这点，很多人会天然地认为总控节点存在瓶颈问题，认为去中间化的P2P架构更有优势。然而，事实却并非如斯，主流的分布式存储体系大年夜多带有总控节点，且可以或许支撑成千上万台的集群范围。可扩大性应当综合推敲节点故障后的恢复时光，扩容的主动化程度，扩容的灵活性等。

分布式存储体系中往往有一个总控节点用于保护数据分布信息，履行工作机治理，数据定位，故障检测和恢复，负载均衡等全局调剂工作。经由过程惹人总控节点，可以使得体系的设计加倍简单，并且加倍轻易做到强一致性，对用户友爱。那么，总控节点是否会成为机能瓶颈呢?如不雅总控节点成为瓶颈，例如须要支撑跨越一万台的集群范围，或者须要支撑海量的小文件，那么，可以采取两级构造，如图3所示。

图3 两级元数据构造

1. 扩容不敷灵活。

2. 扩容不敷主动化。

3. 增长副本时光长。

同一个组内的节点办事雷同的数据，如许的体系称为同构体系。同构体系的问题在于增长副本须要迁徙的数据量太大年夜，因为拷贝数据的过程中存储节点再次产生故障的概率很高，所以如许的架构很难做到主动化，不实用大年夜范围分布式存储体系。而异构体系将数据划分为很多大年夜小接近的分片，每个分片的多个副本可以分布到集群中的任何一个存储节点。因为全部集群都介入到节点的故障恢复过程，故障恢复时光很短，并且集群范围越大年夜，优势就会越明显。

图4 同构体系和异构体系的差别

协定中假设每个节点都邑记录操作日记并持久化到非易掉性存储介质，即使节点产生故障日记也不会损掉。在提交阶段，调和者将基于第一个阶段的投票结不雅进行决定计划：提交或者撤消。并经由过程惹人事务的超机会制防止资本一向不克不及释放的情况。

在计算机世界里，为懂得决一件工作，别的的问题就会接踵而至，大年夜另一个层面印证了IT架构永远是一种均衡的艺术。

在数据库的扩容中，如不雅体系的攫取才能不足，可以经由过程增长副本的方法解决，如不雅体系的写入才能不足，可以根据营业的特点从新拆分数据，常见的做法为双倍扩容，即将每个分片的数据拆分为两个分片，扩容的过程中须要迁徙一半的数据到新参加的存储节点。传统的数据库架构在可扩大性膳绫擎对如下问题：

“BASE”其核心思惟是根据营业特点，采取恰当的方法来使体系达到最终一致性(Eventual consistency);在互联网范畴，平日须要就义强一致性来换取体系的高可用性，只须要包管数据的“最终一致”，只是这个最终时光须要在用户可以接收典范围内;但在金融相干的交易范畴，仍然须要采取强一致性的方法来保障交易的精确性与靠得住性。

业界常见的事务处理模式很多，包含两阶段提交、三阶段提交、Sagas长事务、补偿模式、靠得住事宜模式(本地事宜表、外部事宜表)、靠得住事宜模式(非事务消息、事务消息)、TCC、Paxos及其相干变种等等。不合的事务模型支撑不合的数据一致性，这里我们纰谬每种协定都展开具体评论辩论，在分布式存储方面，用的最多的昵嘟阶段提交协定及Paxos协定，以下重点介绍这两种协定。

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本文标题：分布式存储系统能力纵谈

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