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分布式系统架构设计

2024-11-17 22:26  13

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# 分布式系统架构设计 ## 集群架构 (C/S) ### 客户端与服务器交互 #### 负载均衡 ##### 定义: 将工作负载均匀分配到多个服务器上，提高系统可用性和响应速度。 ##### 算法: 轮询、最少连接、IP哈希等。 #### 数据库交互 ##### 技术: 数据库分片、复制技术。 ##### 目的: 提高数据库并发处理能力和数据可靠性。 #### 缓存机制 ##### 作用: 存储热点数据，减少对数据库的直接访问，降低延迟，提高吞吐量。 ## 分布式共识算法 (P2P) ### 共识算法原理 #### Paxos算法 ##### 描述: 解决分布式系统一致性问题，通过提案和接受过程确保系统达成一致。 #### Raft算法 ##### 特点: 简化版Paxos，引入领导者选举和日志复制机制，提高可理解性和易用性。 #### 拜占庭容错 ##### 问题: 在存在恶意节点情况下保证系统正确性。 ##### 方法: 增加冗余和验证机制，提高系统鲁棒性。 ## 数据一致性问题 ### CAP定理 #### 一致性与可用性的权衡 ##### 理论: 在分布式系统中，一致性、可用性和分区容错性三者不能同时满足。 #### 强一致性与最终一致性 ##### 区别: 强一致性要求实时数据更新，最终一致性允许一定时间内的数据差异。 #### 分布式事务处理 ##### 机制: 确保跨多个节点操作原子性完成，如两阶段提交、三阶段提交。 ## 解决方案 ### 使用副本模式 #### 特殊角色的成员 ##### 角色: 领导者（Leader）、追随者（Follower）。 #### 数据延迟问题 ##### 原因: 网络延迟或节点故障导致数据更新不及时。 #### 数据不一致问题 ##### 解决: 引入版本控制和冲突解决策略。 ## 拜占庭问题的解决 ### Lamport证明 #### 验证消息真伪 ##### 方法: 数字签名和加密技术。 #### 拜占庭节点的处理 ##### 措施: 设计机制识别和处理拜占庭节点。 #### 达成共识的条件 ##### 条件: 验证消息真伪和处理拜占庭节点。
分布式系统 集群架构 共识算法
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