Skip to content
New issue

Have a question about this project? Sign up for a free GitHub account to open an issue and contact its maintainers and the community.

By clicking “Sign up for GitHub”, you agree to our terms of service and privacy statement. We’ll occasionally send you account related emails.

Already on GitHub? Sign in to your account

修复第 5 章和第 6 章中有歧义的描述 #137

Merged
merged 11 commits into from
Oct 21, 2021
28 changes: 14 additions & 14 deletions ch5.md
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -305,7 +305,7 @@

### 多主复制的应用场景

在单个数据中心内部使用多个主库很少是有意义的,因为好处很少超过复杂性的代价。 但在一些情况下,多活配置是也合理的。
在单个数据中心内部使用多个主库没有太大意义,因为复杂性已经超过了能带来的好处。 但在一些情况下,多活配置是也合理的。

#### 运维多个数据中心

Expand All @@ -321,15 +321,15 @@

***性能***

在单活配置中,每个写入都必须穿过互联网,进入主库所在的数据中心。这可能会增加写入时间,并可能违背了设置多个数据中心的初心。在多活配置中,每个写操作都可以在本地数据中心进行处理,并与其他数据中心异步复制。因此,数据中心之间的网络延迟对用户来说是透明的,这意味着感觉到的性能可能会更好。
在单主配置中,每个写入都必须穿过互联网,进入主库所在的数据中心。这可能会增加写入时间,并可能违背了设置多个数据中心的初心。在多主配置中,每个写操作都可以在本地数据中心进行处理,并与其他数据中心异步复制。因此,数据中心之间的网络延迟对用户来说是透明的,这意味着感觉到的性能可能会更好。

***容忍数据中心停机***

​ 在单主配置中,如果主库所在的数据中心发生故障,故障切换可以使另一个数据中心里的追随者成为领导者。在多活配置中,每个数据中心可以独立于其他数据中心继续运行,并且当发生故障的数据中心归队时,复制会自动赶上。
​ 在单主配置中,如果主库所在的数据中心发生故障,故障切换必须使另一个数据中心里的追随者成为领导者。在多主配置中,每个数据中心可以独立于其他数据中心继续运行,并且当发生故障的数据中心归队时,复制会自动赶上。

***容忍网络问题***

​ 数据中心之间的通信通常穿过公共互联网,这可能不如数据中心内的本地网络可靠。单主配置对这数据中心间的连接问题非常敏感,因为通过这个连接进行的写操作是同步的。采用异步复制功能的多活配置通常能更好地承受网络问题:临时的网络中断并不会妨碍正在处理的写入。
​ 数据中心之间的通信通常穿过公共互联网,这可能不如数据中心内的本地网络可靠。单主配置对这数据中心间的连接问题非常敏感,因为通过这个连接进行的写操作是同步的。采用异步复制功能的多主配置通常能更好地承受网络问题:临时的网络中断并不会妨碍正在处理的写入。

​ 有些数据库默认情况下支持多主配置,但使用外部工具实现也很常见,例如用于MySQL的Tungsten Replicator 【26】,用于PostgreSQL的BDR【27】以及用于Oracle的GoldenGate 【19】。

Expand All @@ -353,7 +353,7 @@

​ 实时协作编辑应用程序允许多个人同时编辑文档。例如,Etherpad 【30】和Google Docs 【31】允许多人同时编辑文本文档或电子表格(该算法在“[自动冲突解决](#自动冲突解决)”中简要讨论)。我们通常不会将协作式编辑视为数据库复制问题,但与前面提到的离线编辑用例有许多相似之处。当一个用户编辑文档时,所做的更改将立即应用到其本地副本(Web浏览器或客户端应用程序中的文档状态),并异步复制到服务器和编辑同一文档的任何其他用户。

​ 如果要保证不会发生编辑冲突,则应用程序必须先取得文档的锁定,然后用户才能对其进行编辑。如果另一个用户想要编辑同一个文档,他们首先必须等到第一个用户提交修改并释放锁定。这种协作模式相当于在领导者上进行交易的单领导者复制
​ 如果要保证不会发生编辑冲突,则应用程序必须先取得文档的锁定,然后用户才能对其进行编辑。如果另一个用户想要编辑同一个文档,他们首先必须等到第一个用户提交修改并释放锁定。这种协作模式相当于主从复制模型下在主节点上执行事务操作

​ 但是,为了加速协作,您可能希望将更改的单位设置得非常小(例如,一个按键),并避免锁定。这种方法允许多个用户同时进行编辑,但同时也带来了多领导者复制的所有挑战,包括需要解决冲突【32】。

Expand All @@ -369,7 +369,7 @@

#### 同步与异步冲突检测

​ 在单主数据库中,第二个写入将被阻塞,并等待第一个写入完成,或中止第二个写入事务,强制用户重试。另一方面,在多活配置中,两个写入都是成功的,并且在稍后的时间点仅仅异步地检测到冲突。那时要求用户解决冲突可能为时已晚。
​ 在单主数据库中,第二个写入将被阻塞,并等待第一个写入完成,或中止第二个写入事务,强制用户重试。另一方面,在多主配置中,两个写入都是成功的,并且在稍后的时间点仅仅异步地检测到冲突。那时要求用户解决冲突可能为时已晚。

​ 原则上,可以使冲突检测同步 - 即等待写入被复制到所有副本,然后再告诉用户写入成功。但是,通过这样做,您将失去多主复制的主要优点:允许每个副本独立接受写入。如果您想要同步冲突检测,那么您可以使用单主程序复制。

Expand Down Expand Up @@ -447,13 +447,13 @@

**图5-8 三个可以设置多领导者复制的示例拓扑。**

​ 最普遍的拓扑是全部到全部([图5-8 (c)](img/fig5-8.png)),其中每个领导者将其写入每个其他领导。但是,也会使用更多受限制的拓扑:例如,默认情况下,MySQL仅支持**环形拓扑(circular topology)**【34】,其中每个节点接收来自一个节点的写入,并将这些写入(加上自己的任何写入)转发给另一个节点。另一种流行的拓扑结构具有星形的形状[^v]。一个指定的根节点将写入转发给所有其他节点。星型拓扑可以推广到树
​ 最普遍的拓扑是全部到全部([图5-8 (c)](img/fig5-8.png)),其中每个领导者将其写入每个其他领导。但是,也会使用更多受限制的拓扑:例如,默认情况下,MySQL仅支持**环形拓扑(circular topology)**【34】,其中每个节点接收来自一个节点的写入,并将这些写入(加上自己的任何写入)转发给另一个节点。另一种流行的拓扑结构具有星形的形状[^v]。一个指定的根节点将写入转发给所有其他节点。星形拓扑可以推广到树

[^v]: 不要与星型模式混淆(请参阅“[星型和雪花型:分析的模式](ch3.md#星型和雪花型:分析的模式)”),其中描述了数据模型的结构,而不是节点之间的通信拓扑。

在圆形和星形拓扑中,写入可能需要在到达所有副本之前通过多个节点。因此,节点需要转发从其他节点收到的数据更改。为了防止无限复制循环,每个节点被赋予一个唯一的标识符,并且在复制日志中,每个写入都被标记了所有已经过的节点的标识符【43】。当一个节点收到用自己的标识符标记的数据更改时,该数据更改将被忽略,因为节点知道它已经被处理过。
在环形和星形拓扑中,写入可能需要在到达所有副本之前通过多个节点。因此,节点需要转发从其他节点收到的数据更改。为了防止无限复制循环,每个节点被赋予一个唯一的标识符,并且在复制日志中,每个写入都被标记了所有已经过的节点的标识符【43】。当一个节点收到用自己的标识符标记的数据更改时,该数据更改将被忽略,因为节点知道它已经被处理过。

循环和星型拓扑的问题是,如果只有一个节点发生故障,则可能会中断其他节点之间的复制消息流,导致它们无法通信,直到节点修复。拓扑结构可以重新配置为在发生故障的节点上工作,但在大多数部署中,这种重新配置必须手动完成。更密集连接的拓扑结构(例如全部到全部)的容错性更好,因为它允许消息沿着不同的路径传播,避免单点故障。
环形和星形拓扑的问题是,如果只有一个节点发生故障,则可能会中断其他节点之间的复制消息流,导致它们无法通信,直到节点修复。拓扑结构可以重新配置为在发生故障的节点上工作,但在大多数部署中,这种重新配置必须手动完成。更密集连接的拓扑结构(例如全部到全部)的容错性更好,因为它允许消息沿着不同的路径传播,避免单点故障。

​ 另一方面,全部到全部的拓扑也可能有问题。特别是,一些网络链接可能比其他网络链接更快(例如,由于网络拥塞),结果是一些复制消息可能“超过”其他复制消息,如[图5-9](img/fig5-9.png)所示。

Expand All @@ -479,7 +479,7 @@

[^vi]: Dynamo不适用于Amazon以外的用户。 令人困惑的是,AWS提供了一个名为DynamoDB的托管数据库产品,它使用了完全不同的体系结构:它基于单领导者复制。

​ 在一些无领导者的实现中,客户端直接将写入发送到到几个副本中,而另一些情况下,一个 **协调者(coordinator)** 节点代表客户端进行写入。但与主库数据库不同,协调者不执行特定的写入顺序。我们将会看到,这种设计上的差异对数据库的使用方式有着深远的影响。
​ 在一些无领导者的实现中,客户端直接将写入发送到几个副本中,而另一些情况下,一个 **协调者(coordinator)** 节点代表客户端进行写入。但与主库数据库不同,协调者不执行特定的写入顺序。我们将会看到,这种设计上的差异对数据库的使用方式有着深远的影响。

### 当节点故障时写入数据库

Expand Down Expand Up @@ -513,7 +513,7 @@

#### 读写的法定人数

​ 在[图5-10](img/fig5-10.png)的示例中,我们认为即使仅在三个副本中的两个上进行处理,写入仍然是成功的。如果三个副本中只有一个接受了写入,会怎样?我们能推多远呢
​ 在[图5-10](img/fig5-10.png)的示例中,我们认为即使仅在三个副本中的两个上进行处理,写入仍然是成功的。如果三个副本中只有一个接受了写入,会怎样?以此类推,究竟多少个副本完成才可以认为写成功

​ 如果我们知道,每个成功的写操作意味着在三个副本中至少有两个出现,这意味着至多有一个副本可能是陈旧的。因此,如果我们从至少两个副本读取,我们可以确定至少有一个是最新的。如果第三个副本停机或响应速度缓慢,则读取仍可以继续返回最新值。

Expand Down Expand Up @@ -573,7 +573,7 @@

​ 然而,在无领导者复制的系统中,没有固定的写入顺序,这使得监控变得更加困难。而且,如果数据库只使用读修复(没有反熵过程),那么对于一个值可能会有多大的限制是没有限制的 - 如果一个值很少被读取,那么由一个陈旧副本返回的值可能是古老的。

​ 已经有一些关于衡量无主复制数据库中的复制陈旧度的研究,并根据参数n,w和r来预测陈旧读取的预期百分比【48】。不幸的是,这还不是很常见的做法,但是将陈旧测量值包含在数据库的度量标准集中是一件好事。最终一致性是一种有意模糊的保证,但是从可操作性角度来说,能够量化“最终”是很重要的。
​ 已经有一些关于衡量无主复制数据库中的复制陈旧度的研究,并根据参数n,w和r来预测陈旧读取的预期百分比【48】。不幸的是,这还不是很常见的做法,但是将陈旧测量值包含在数据库的度量标准集中是一件好事。最终一致性是一种非常模糊的保证,但是从可操作性角度来说,能够量化“最终”是很重要的。

### 宽松的法定人数与提示移交

Expand Down Expand Up @@ -668,7 +668,7 @@
[图5-13](img/fig5-13.png)显示了两个客户端同时向同一购物车添加项目。 (如果这样的例子让你觉得太麻烦了,那么可以想象,两个空中交通管制员同时把飞机添加到他们正在跟踪的区域)最初,购物车是空的。在它们之间,客户端向数据库发出五次写入:

1. 客户端 1 将牛奶加入购物车。这是该键的第一次写入,服务器成功存储了它并为其分配版本号1,最后将值与版本号一起回送给客户端。
2. 客户端 2 将鸡蛋加入购物车,不知道客户端 1 同时添加了牛奶(客户端 2 认为它的鸡蛋是购物车中的唯一物品)。服务器为此写入分配版本号 2,并将鸡蛋和牛奶存储为两个单独的值。然后它将这两个值**都**反回给客户端 2 ,并附上版本号 2 。
2. 客户端 2 将鸡蛋加入购物车,不知道客户端 1 同时添加了牛奶(客户端 2 认为它的鸡蛋是购物车中的唯一物品)。服务器为此写入分配版本号 2,并将鸡蛋和牛奶存储为两个单独的值。然后它将这两个值**都**返回给客户端 2 ,并附上版本号 2 。
3. 客户端 1 不知道客户端 2 的写入,想要将面粉加入购物车,因此认为当前的购物车内容应该是 [牛奶,面粉]。它将此值与服务器先前向客户端 1 提供的版本号 1 一起发送到服务器。服务器可以从版本号中知道[牛奶,面粉]的写入取代了[牛奶]的先前值,但与[鸡蛋]的值是**并发**的。因此,服务器将版本 3 分配给[牛奶,面粉],覆盖版本1值[牛奶],但保留版本 2 的值[蛋],并将所有的值返回给客户端 1 。
4. 同时,客户端 2 想要加入火腿,不知道客端户 1 刚刚加了面粉。客户端 2 在最后一个响应中从服务器收到了两个值[牛奶]和[蛋],所以客户端 2 现在合并这些值,并添加火腿形成一个新的值,[鸡蛋,牛奶,火腿]。它将这个值发送到服务器,带着之前的版本号 2 。服务器检测到新值会覆盖版本 2 [鸡蛋],但新值也会与版本 3 [牛奶,面粉]**并发**,所以剩下的两个是v3 [牛奶,面粉],和v4:[鸡蛋,牛奶,火腿]
5. 最后,客户端 1 想要加培根。它以前在v3中从服务器接收[牛奶,面粉]和[鸡蛋],所以它合并这些,添加培根,并将最终值[牛奶,面粉,鸡蛋,培根]连同版本号v3发往服务器。这会覆盖v3[牛奶,面粉](请注意[鸡蛋]已经在最后一步被覆盖),但与v4[鸡蛋,牛奶,火腿]并发,所以服务器保留这两个并发值。
Expand Down Expand Up @@ -700,7 +700,7 @@

​ 以购物车为例,一种合理的合并兄弟方法就是集合求并集。在[图5-14](img/fig5-14.png)中,最后的两个兄弟是[牛奶,面粉,鸡蛋,熏肉]和[鸡蛋,牛奶,火腿]。注意牛奶和鸡蛋同时出现在两个兄弟里,即使他们每个只被写过一次。合并的值可以是[牛奶,面粉,鸡蛋,培根,火腿],没有重复。

​ 然而,如果你想让人们也可以从他们的手推车中**删除**东西,而不是仅仅添加东西,那么把兄弟求并集可能不会产生正确的结果:如果你合并了两个兄弟手推车,并且只在其中一个兄弟值里删掉了它,那么被删除的项目会重新出现在兄弟的并集中【37】。为了防止这个问题,一个项目在删除时不能简单地从数据库中删除;相反,系统必须留下一个具有合适版本号的标记,以指示合并兄弟时该项目已被删除。这种删除标记被称为**墓碑(tombstone)**。 (我们之前在“[哈希索引”](ch3.md#哈希索引)中的日志压缩的上下文中看到了墓碑。)
​ 然而,如果你想让人们也可以从他们的购物车中**删除**东西,而不是仅仅添加东西,那么把兄弟求并集可能不会产生正确的结果:如果你合并了两个兄弟购物车,并且只在其中一个兄弟值里删掉了它,那么被删除的项目会重新出现在并集终值中【37】。为了防止这个问题,一个项目在删除时不能简单地从数据库中删除;相反,系统必须留下一个具有合适版本号的标记,以指示合并兄弟时该项目已被删除。这种删除标记被称为**墓碑(tombstone)**。 (我们之前在“[哈希索引”](ch3.md#哈希索引)中的日志压缩的上下文中看到了墓碑。)

​ 因为在应用程序代码中合并兄弟是复杂且容易出错的,所以有一些数据结构被设计出来用于自动执行这种合并,如“[自动冲突解决](#自动冲突解决)”中讨论的。例如,Riak的数据类型支持使用称为CRDT的数据结构家族【38,39,55】可以以合理的方式自动合并兄弟,包括保留删除。

Expand Down
5 changes: 2 additions & 3 deletions ch6.md
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -117,7 +117,7 @@

​ 到目前为止,我们讨论的分区方案依赖于键值数据模型。如果只通过主键访问记录,我们可以从该键确定分区,并使用它来将读写请求路由到负责该键的分区。

​ 如果涉及次级索引,情况会变得更加复杂(参考“[其他索引结构](ch3.md#其他索引结构)”)。辅助索引通常并不能唯一地标识记录,而是一种搜索记录中出现特定值的方式:查找用户123的所有操作,查找包含词语`hogwash`的所有文章,查找所有颜色为红色的车辆等等。
​ 如果涉及次级索引,情况会变得更加复杂(参考“[其他索引结构](ch3.md#其他索引结构)”)。次级索引通常并不能唯一地标识记录,而是一种搜索记录中出现特定值的方式:查找用户123的所有操作,查找包含词语`hogwash`的所有文章,查找所有颜色为红色的车辆等等。

​ 次级索引是关系型数据库的基础,并且在文档数据库中也很普遍。许多键值存储(如HBase和Volde-mort)为了减少实现的复杂度而放弃了次级索引,但是一些(如Riak)已经开始添加它们,因为它们对于数据模型实在是太有用了。并且次级索引也是Solr和Elasticsearch等搜索服务器的基石。

Expand Down Expand Up @@ -268,7 +268,7 @@

**图6-7 将请求路由到正确节点的三种不同方式。**

​ 这是一个具有挑战性的问题,因为重要的是所有参与者都同意 - 否则请求将被发送到错误的节点,得不到正确的处理。 在分布式系统中有达成共识的协议,但很难正确地实现(见[第九章](ch9.md))。
​ 这是一个具有挑战性的问题,因为重要的是所有参与者都达成共识 - 否则请求将被发送到错误的节点,得不到正确的处理。 在分布式系统中有达成共识的协议,但很难正确地实现(见[第九章](ch9.md))。

​ 许多分布式数据系统都依赖于一个独立的协调服务,比如ZooKeeper来跟踪集群元数据,如[图6-8](img/fig6-8.png)所示。 每个节点在ZooKeeper中注册自己,ZooKeeper维护分区到节点的可靠映射。 其他参与者(如路由层或分区感知客户端)可以在ZooKeeper中订阅此信息。 只要分区分配发生了改变,或者集群中添加或删除了一个节点,ZooKeeper就会通知路由层使路由信息保持最新状态。

Expand Down Expand Up @@ -407,4 +407,3 @@
| :--------------------: | :-----------------------------: | :--------------------: |
| [第五章:复制](ch5.md) | [设计数据密集型应用](README.md) | [第七章:事务](ch7.md) |