2.5　架構一致性

本節從軟件系統體系結構的角度討論一致性問題。

2.5.1　分布式系統主備一致性

因高可用的要求，分布式數據庫中需要對數據進行冗余存儲，即要有多個副本，且多個副本之間的數據是完全一樣的。但是，因為跨了節點，所以要求數據一致，這就是主備系統之間的數據一致性。因為針對數據庫的操作只有讀、寫兩種，所以主備系統之間的數據一致性可分為如下3種。

1. 寫數據的一致性

寫數據的一致性是指在事務的寫（插入、更新、刪除）操作下，一個副本的數據被修改，此時其他副本的相同數據項的副本也應該被修改，這樣才能保證多副本之間的數據一致。

從工程實現的角度看，可以利用Paxos/Raft等多節點同步一致性的技術，在多個副本間同時修改數據，且應確保所有的副本都修改成功后，才向寫操作返回寫成功的信息。但在工程實踐中，對于主備性質的系統，實現副本之間的一致性，多使用基于REDO日志的方式進行復制，這樣做的優點是備機恢復速度快，且不用考慮事務處理中并發控制等復雜因素。

也有系統會采用其他技術，如MySQL采用的Group Relation技術（這類技術會采取邏輯復制的方式）以及Paxos技術（在主備系統間同步邏輯的二進制日志）。

2. 讀數據的一致性

在一個單機數據上，讀數據不存在不一致的情況（單機系統的并發訪問控制技術保證了此點），但是，在分布式系統里，主備系統之間因多個節點存在，卻會發生讀數據不一致的情況。例如，假設主備節點分別為Master和Standby，數據項X從Master復制到Standby。用戶A在Master修改了數據項X的值為x1。一段時間后，用戶B在Standby上讀數據（典型的讀寫分離架構）。隨之而來的問題是，一致性模型需要決定是否允許用戶B讀到用戶A對數據項X修改后的新值x1。

3. 跨節點的事務在數據邏輯上的一致性

跨節點的事務在數據邏輯上的一致性是典型的分布式事務場景。一個事務內操作的不同數據項，位于不同的節點內。為保證事務ACID中的AC，跨多個節點的寫（寫不同的數據項）需要通過原子性來保證多個數據項之間在邏輯上是一致的（比如，跨節點的劃賬操作，只有劃賬前兩個賬戶的總額等于劃賬后兩個賬戶的總額，才能確保數據狀態在邏輯上是一致的）。解決此問題的典型方法是確保分布式事務的可串行化和2PC技術。

2.5.2　去中心化的分布式系統一致性

一個中心化的分布式系統，盡管物理節點分離，但邏輯上不分離，其全局序發生器依然是集中式的，且使用的方式與非分布式系統相同。

一個去中心化的分布式系統，物理節點分離，無集中式的全局序發生器制約整個系統，即系統失去了邏輯上的全局序的依據，因此需要看各種任務是否需要全局排序，如對于事務的提交順序，如果要求是強一致性的，則邏輯上需要全局排序，此時要在去中心化的架構下構建提供全局序的組件。比如，Spanner采用原子鐘、GPS在各個節點上進行校時，也就是采用Truetime機制提供全局序。