FastCFS同步復(fù)制機(jī)制簡介

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    上一篇文章介紹了FastCFS采用數(shù)據(jù)分組的做法，一個數(shù)據(jù)分組的幾個節(jié)點（如三個節(jié)點即三副本）之間是Master/Slave關(guān)系；FastCFS采用數(shù)據(jù)強(qiáng)一致模型，通過Master/Slave結(jié)構(gòu)的同步復(fù)制機(jī)制來保證數(shù)據(jù)一致性，本文將概要介紹這一機(jī)制的原理和關(guān)鍵點。

    和單機(jī)系統(tǒng)相比，分布式系統(tǒng)因網(wǎng)絡(luò)通信方面存在較大不確定性，要做到數(shù)據(jù)強(qiáng)一致的挑戰(zhàn)非常大。業(yè)界分布式系統(tǒng)主流做法是采用BASE理論，有意避開數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性這個難題。BASE理論是Basically Available(基本可用)，Soft State（軟狀態(tài)或中間狀態(tài)）和Eventually Consistent（最終一致性）三個短語的縮寫。BASE理論比較偏工程實踐，見文知意，需要進(jìn)一步了解的朋友自行腦補(bǔ)。

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    采用Master/Slave結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)強(qiáng)一致的邏輯很簡單。client的更新操作只能由Master處理，然后master同步調(diào)用slave轉(zhuǎn)發(fā)該請求。FastCFS中master可以并發(fā)請求多個slave，因此client的響應(yīng)時間和slave數(shù)目（副本數(shù)）并不是線性關(guān)系。master只會對在線（ACTIVE）的slave發(fā)起同步調(diào)用，那么slave因重啟服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)通信異常導(dǎo)致掉線（OFFLINE），F(xiàn)astCFS是如何處理的呢？OFFLINE狀態(tài)的slave會進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)（追加數(shù)據(jù)）階段，追上master的最新數(shù)據(jù)后，方可切換為ACTIVE狀態(tài)。為了確保平滑切換，引入了ONLINE這一中間狀態(tài)。

    有朋友就說了，上面的同步復(fù)制方式很簡單直接嘛，并沒有多么高深的地方。嗯，簡單的往往就是最有效的。有挑戰(zhàn)的地方不在方案的復(fù)雜性，而在于工程實現(xiàn)。在保證數(shù)據(jù)一致性前提下，數(shù)據(jù)同步復(fù)制方案的兩大關(guān)鍵點：維護(hù)精準(zhǔn)的集群狀態(tài)和slave狀態(tài)平滑切換。

    FastCFS引入leader/follower這一機(jī)制來維護(hù)精準(zhǔn)的集群狀態(tài)。leader通過選舉產(chǎn)生，follower和leader建立連接并每秒報告其自身狀態(tài)（磁盤空間、數(shù)據(jù)版本號等）。當(dāng)集群狀態(tài)發(fā)生變化時，如master切換、slave狀態(tài)變化等，leader會立即將變動消息推送給所有follower。借助zookeeper或者etcd也可以實現(xiàn)同樣的功能，為什么要自造輪子呢？原因有二：一、自主可控，減少依賴；二、簡單高效，避免臃腫。

    分布式系統(tǒng)在保證數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性的前提下，還要做到高可用和高性能，挑戰(zhàn)非常大。為了做到這一點，還有一個最為關(guān)鍵的地方，下一篇文章將為你揭曉。