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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(diǎn)燒腦，但是很有趣。
在傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境（單體環(huán)境，或者叫單機(jī)）中，自己記錄自己的就行了，單機(jī)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(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作（專業(yè)術(shù)語叫：事務(wù)）來說，總結(jié)出4個(gè)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(kù)里的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確就行了。
原子性（atomicity）：一個(gè)事務(wù)中的所有操作，不可分割，要么全部成功，要么全部失敗；
一致性（consistency）：一個(gè)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(gè)事務(wù)的執(zhí)行，不能被其他事務(wù)干擾，多并發(fā)時(shí)事務(wù)之間要相互隔離；
持久性（durability）：一個(gè)事務(wù)一旦被提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)會(huì)大量使用鎖。鎖就是在你操作這條數(shù)據(jù)的時(shí)候，加一個(gè)狀態(tài)位，別人就無法操作了，類似于你上廁所的時(shí)候鎖門一樣
。
在上圖中，有兩個(gè)業(yè)務(wù)操作同時(shí)要修改關(guān)于的等級(jí)，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(jí)會(huì)變成35。業(yè)務(wù)操作2會(huì)因?yàn)檫@條記錄被鎖，而執(zhí)行失敗。
單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境（傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)），用的大多是悲觀鎖，意思就是用悲觀的態(tài)度對(duì)待數(shù)據(jù)庫(kù)修改，假定任何一次拿數(shù)據(jù)都可能遇到有人會(huì)修改：
在你修改這條數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)自動(dòng)幫你對(duì)條記錄上個(gè)鎖，別人就無法在你改數(shù)據(jù)的時(shí)候同時(shí)修改了，這叫行鎖；
在你改這個(gè)表的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)給表上鎖，這叫表鎖；
在你讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候上鎖，就是讀鎖；
在你寫數(shù)據(jù)的時(shí)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(duì)并發(fā)任務(wù)的，解決多個(gè)任務(wù)搶一個(gè)資源的問題。分布式的時(shí)候也會(huì)面臨這個(gè)問題，用的是分布式鎖解決。
但是分布式本身會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)問題：分布式是集群環(huán)境，集群環(huán)境會(huì)存儲(chǔ)多個(gè)副本，這個(gè)時(shí)候問題來了，既然一份數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)多個(gè)副本，集群怎么保證多個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)，就是剛剛改好的數(shù)據(jù)呢？
之所以有這個(gè)問題，就是因?yàn)榉植际江h(huán)境是多個(gè)小數(shù)據(jù)庫(kù)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(dāng)業(yè)務(wù)操作1修改關(guān)羽等級(jí)的時(shí)候，就可能出現(xiàn)三個(gè)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?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲，還沒改好；這時(shí)業(yè)務(wù)操作2讀取關(guān)羽等級(jí)的時(shí)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(guó)際會(huì)議上提出了CAP猜想，2002年，Lynch與其他人證明了Brewer猜想。這個(gè)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(diǎn)出現(xiàn)故障，能夠響應(yīng)客戶端的讀取請(qǐng)求
P分區(qū)容錯(cuò)性，分布式環(huán)境中，即出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)時(shí)，也能使客戶端拿到最新數(shù)據(jù)
C\A\P無法同時(shí)滿足，最多只能同時(shí)滿足其中兩項(xiàng)。
其中P（分區(qū)容錯(cuò)性）是必須的，也就是說，我們只剩下CP和AP兩個(gè)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(gè)結(jié)果都不是我們想要的。這可咋辦？
這個(gè)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(chǎng)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(jī)制，來解決分布式環(huán)境中數(shù)據(jù)一致性的問題。quorum機(jī)制又叫NRW機(jī)制，允許集群中有不一樣的情況，但是只要能保證讀取的時(shí)候有新的數(shù)據(jù)就行了，NRW即：
N=總節(jié)點(diǎn)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，讀取的壓力就越小；W越小，寫入的概率越大，但是讀取的節(jié)點(diǎn)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(jìn)行修改關(guān)羽等級(jí)的時(shí)候，只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)修改成功了，那么業(yè)務(wù)操作2進(jìn)行讀取的時(shí)候，必須要讀取R=N-W+1=3-2+1=2個(gè)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(diǎn)都一致，也能達(dá)成數(shù)據(jù)可用的效果。至于那個(gè)還沒改好的節(jié)點(diǎn)，集群的數(shù)據(jù)同步機(jī)制會(huì)慢慢同步的。
那么有沒有讓所有節(jié)點(diǎn)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(qiáng)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(gè)階段，最后遞交事務(wù)；3PC就是經(jīng)過3個(gè)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(rèn)后再遞交。
2PC
2PC分為兩個(gè)階段：投票階段和操作階段。既然是投票，就得有一個(gè)人從中協(xié)調(diào)，要不怎么保證公平呢。所以2PC引入了一個(gè)協(xié)調(diào)者coordinator。一個(gè)分布式事務(wù)請(qǐng)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(zhǔn)備好了嗎？所有人回答：準(zhǔn)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(jí)改成34級(jí)。如果有人說：我這還沒好，那么協(xié)調(diào)者也會(huì)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(zhǔn)備~~”；第二階段：裁判喊“跑”！
2PC比較耗資源，因?yàn)樗腥说馁Y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(diǎn)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(gè)階段之間，增加一個(gè)“預(yù)執(zhí)行”Percommit的階段，這樣就變成了3個(gè)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(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間鎖資源，而且增加了超時(shí)自動(dòng)遞交的規(guī)則，效率大大增加。
但是萬一有些節(jié)點(diǎn)超時(shí)的時(shí)候，有些節(jié)點(diǎn)告訴協(xié)調(diào)者他準(zhǔn)備失敗，然后協(xié)調(diào)者取消了任務(wù)咋辦？這樣還是會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
TCC
TCC實(shí)際上是在業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)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(shí)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(zhǔn)備-取消or執(zhí)行。所以很多程序員在看TCC和2PC的時(shí)候會(huì)感覺這倆很像。TCC的優(yōu)勢(shì)是應(yīng)用自己定義數(shù)據(jù)庫(kù)操作的粒度，降低鎖的沖突，提高吞吐量。
TCC的問題在于每個(gè)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(shí)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?jiǎng)e人改的東西扔到MQ里，其他組件到MQ里定時(shí)消費(fèi)消息，按要求執(zhí)行就OK了。完全解耦，簡(jiǎn)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(shí)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(shí)候就需要半消息（事務(wù)消息）出場(chǎng)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(rèn)成功后，才開始寫本地事務(wù)。MQ這邊已經(jīng)確認(rèn)消息ok，再投遞給消費(fèi)者，消費(fèi)者那邊進(jìn)行消費(fèi)就行了。
我們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)很簡(jiǎn)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(tuán)。
好在計(jì)算機(jī)比人要簡(jiǎn)單的多，我們?cè)趺凑f，它就怎么做。比起人來說，還是計(jì)算機(jī)要容易對(duì)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~~~
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2)誹謗：捏造、散布虛假事實(shí)，損害他人名譽(yù)；
3)嘲諷：以比喻、夸張、侮辱性的手法對(duì)他人或其行為進(jìn)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(duì)方對(duì)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(duì)方難堪；
6)謾罵：以不文明的語言對(duì)他人進(jìn)行負(fù)面評(píng)價(jià)；
7)歧視：煽動(dòng)人群歧視、地域歧視等，針對(duì)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(yàn)、擾亂本網(wǎng)站秩序的內(nèi)容，或進(jìn)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(gè)帳號(hào)多次發(fā)布包含垃圾廣告的內(nèi)容；
3)多個(gè)廣告帳號(hào)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(diǎn)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(dāng)曝光；
6)購(gòu)買或出售帳號(hào)之間虛假地互動(dòng)，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(yíng)銷內(nèi)容，如通過偽造經(jīng)歷、冒充他人等方式進(jìn)行惡意營(yíng)銷；
8)使用特殊符號(hào)、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(yàn)的細(xì)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(yáng)低俗、庸俗、媚俗內(nèi)容。
5. 不實(shí)信息，主要表現(xiàn)為：
1)可能存在事實(shí)性錯(cuò)誤或者造謠等內(nèi)容；
2)存在事實(shí)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(gè)人信息暗示自己具有特定身份，或與特定機(jī)構(gòu)或個(gè)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(cè)字、占卜、解夢(mèng)、化解厄運(yùn)、使用迷信方式治?。?br /> 2)求推薦算命看相大師；
3)針對(duì)具體風(fēng)水等問題進(jìn)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(yùn)勢(shì)，東西寵物丟了能不能找回、取名改名等；
7. 文章標(biāo)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(biāo)題之間存在嚴(yán)重不實(shí)或者原意扭曲；
3)使用夸張標(biāo)題，內(nèi)容與標(biāo)題嚴(yán)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(fèi)、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(dòng)「飯圈」粉絲攀比炫富、奢靡享樂等行為
4)以號(hào)召粉絲、雇用網(wǎng)絡(luò)水軍、「養(yǎng)號(hào)」形式刷量控評(píng)等行為
5)通過「蹭熱點(diǎn)」、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(huì)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(dāng)評(píng)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(zhēng)行為的；
4)法律、行政法規(guī)禁止，或可能對(duì)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(dòng)發(fā)現(xiàn)和接受用戶舉報(bào)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(tái)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(dāng)一個(gè)用戶發(fā)布違規(guī)內(nèi)容時(shí)，本網(wǎng)站將依據(jù)相關(guān)用戶違規(guī)情節(jié)嚴(yán)重程度，對(duì)帳號(hào)進(jìn)行禁言 1 天、7 天、15 天直至永久禁言或封停賬號(hào)的處罰。當(dāng)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(cè)、使用帳號(hào)，或者濫用多個(gè)帳號(hào)發(fā)布違規(guī)內(nèi)容時(shí)，本網(wǎng)站將加重處罰。
三、申訴
隨著平臺(tái)管理經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，本網(wǎng)站出于維護(hù)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(duì)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(jìn)行反饋。
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