分布式系统之基础抽象
Table of Contents
1. 分布式抽象的必要性
1.1 任何分布式系统的核心都是分布式算法
作为网络（系统）与应用的中间件实现。
| 系统的通道 | <——-> | 系统的通道 |
|---|---|---|
| 中间件的算法 | 中间件的算法 | |
| 应用 | 应用 |
1.2 可靠的应用需要比网络协议（e.g. TCP，UDP）更强大的底层服务
1.2.1 通信
- 只能为一对一通信（客户端-服务端）提供可靠性保证（比如TCP）
- 如何做到组通信？
可靠广播 Reliable Broadcast
因果顺序广播 Causal order Broadcast
全序广播 Total order Broadcast
1.2.2 高层服务
- 有时，多对多通讯是不够的
- 需要可靠的高层服务
共享内存
共识（Consensus, 不是Consistency）
原子性提交
复制状态机
1.3 举例
①. 可靠广播
确保发送至组的信息要么被所有成员收到要么没有一个成员收到
②. 原子性提交
确保各进程就是否提交或终止事务（Transaction）达成一致决定。（既确保状态一致）
2. 基于事件的组件模型
2.1 分布式计算模型
- 一组进程与一个网络（通讯连接）
- 单一进程执行单一本地算法（程序）
- 每个进程都会进行计算步骤
- 网络进行计算步骤:
- 存储进程发送的消息
- 传递消息给某一进程
- 消息传递时会在接收过程中触发一个计算步骤
2.1.1 一个进程的计算步骤
- 接收一个消息（外部，输入）
- 执行本地计算
- 发送一个或多个消息给其他一些进程（外部，输出）
2.1.2 通信步骤
- 基于网络抽象
- 收到来自一个进程的消息，或者
- 发送一个消息给一个进程
2.2 进程内部
- 一个进程包括一组组件（自动机）
- 组件都是并行的
- 每个组件通过一个FIFO输入缓冲接收消息
- 发送消息给其他组件
- 事件是同一进程内不同组件间的消息
- 事件被称为事件处理者（Event Handler）的程序（行动）处理
2.3 基于事件编程
2.3.1 进程执行程序
- 每个程序包含了一组模块与组件规范
- 在运行时，这些被部署为组件
- 一般来说，这些组件组成了一个软件栈
- 组件通过事件进行交互（伴随属性）：
- 被事件处理者处理
on event<COi Event1, attr1, attr2,...> do
// local computation
trigger<COj Event2, attr3, attr4,...>
2.3.2 几乎任何东西都可以是事件
- 消息（大多数时候）
- 计时器（内部事件）
- 条件（e.g. x==5 & y<9）
2.3.3 两种事件类型
- 请求(Requests)
（向下流动）输入
- 指示(Indications)
（如回复/确认 向上流动）输出
2.4 进程中的组件
单一过程中的组件堆栈
2.5 通道即是模块
通道也用模块来体现。
- 请求事件: 发送一些（带数据的）消息给目的地
trigger<send|dest,[data1,data2,...]>
- 指示事件：从源获取一些（带数据的）消息
upon event<deliver|src,[data1,data2,...]>
2.6 举例
使用一个广播组件的应用，使用通道组件进行广播
