1.golangå端å¼åï¼
2.万字长文解析raft算法原理
3.手把手教你搭建 RocketMQ 高可用集群!源码
4.cockroachDB分布式事务优化:事务管道与并行提交
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万字长文解析raft算法原理
万字详析raft算法原理:从理论到实践的深入探索
在接下来的两周里,我们将深入探讨分布式一致性算法raft的源码奥秘,分为理论阐述和实践应用两部分。源码首先,源码我们进入第一篇章,源码账号共享器源码深入了解raft协议的源码核心概念和工作原理。 1. 分布式挑战与共识解决 在扩展系统时,源码纵向增长受限,源码横向扩展通过增加节点实现负载均衡,源码但网络环境对集群规模的源码影响不容忽视。分布式系统的源码优势在于数据备份和负载均衡,但一致性保证和秩序维护是源码关键挑战。CAP理论揭示了系统在一致性、源码可用性和分区容错性之间常常需要取舍。源码 2. 理解CAP理论 C代表数据正确性,追求像单机一样确保原子性;A强调服务可用性,快速响应;P是分区容错,是分布式系统的核心考量。在CP与AP之间,raft协议寻求在保证系统稳定性的前提下,提高服务的可用性。 3. 一致性难题与解决方案 即时一致性要求快速响应,但C问题的挑战在于确保数据在更新后的立即一致性。raft通过一主多从模式,主节点负责事务处理,保证写入的云Q源码顺序性,从而提升系统的即时一致性。 4. raft协议的核心机制 raft协议的核心是leader、follower和candidate的角色以及预写日志、状态机等。多数派原则是关键,通过分散决策降低对单点的依赖,确保在多数节点存活时的可用性和一致性。 5. 协议运作细节一主多从:leader发起事务,follower参与决策,形成多数决定。
读写分离:简化操作,可能导致数据一致性风险,需通过日志同步和两阶段提交策略来解决。
6. 选举与状态同步 raft通过心跳和心跳超时机制进行选举,leader负责事务的提交和同步,保证数据最终一致性。同时,处理如 leader 滞后或 follower 落后等情况,以维持系统的稳定。 7. 实际应用中的挑战 网络分区、心跳问题和配置变更时的同步策略,都需要精心设计,如通过提前试探机制避免无意义选举,确保数据一致性。 8. etcd实践 我们将结合etcd源码,将理论与实践相结合,窝窝源码网通过实际案例展示raft算法在现代分布式系统中的应用,包括状态机同步、写请求处理等。 9. 后续更新与资源 关注公众号“小徐先生的编程世界”,获取更多原创编程技术内容,特别是关于Go语言的raft工程化案例。手把手教你搭建 RocketMQ 高可用集群!
RocketMQ,一款由阿里巴巴开源的消息中间件,自年开源以来,于年成为Apache顶级项目。在阿里巴巴内部,数千个应用都运行在RocketMQ之上,尤其在双十一期间,处理亿级别的消息,其TPS可达几十万。支持Java、C/C++、Python、Go四种语言访问。 RocketMQ目前有两个版本,开源版和商业云服务版(AliwareMQ)。最新版本为4.8.0(本文演示版本)。其核心设计借鉴了Kafka,与之相比,RocketMQ在某些功能上有所差异,纯博彩源码具有以下特性:高可用架构
RocketMQ对集群支持良好,有以下几种模式:单Master多Master多Master多Slave模式:每个Master配一个Slave,有多对Master-Slave,集群采用异步复制方式,主备有短暂消息延迟,毫秒级。
多Master多Slave模式:每个Master配一个Slave,有多对Master-Slave,集群采用同步双写方式,主备都写成功,向应用返回成功。
本文采用的是二主二从安装模式,即多Master多Slave。端口规划
首先,购买两台云服务器,进行集群安装。对它们的端口进行规划。下载与配置
从官网rocketmq.apache.org获得最新下载地址,下载并解压,修改配置文件以适应集群环境。在两台机器上分别下载、解压RocketMQ,修改broker-a.properties和broker-b.properties等文件中的集群名称和所需参数。创建数据目录与启动服务
在两台机器上创建数据目录,启动两个NameServer,然后启动Broker。删除线源码启动顺序为:A主、A从、B主、B从,通过jps命令检查服务启动是否成功。Web控制台
RocketMQ官方提供了可视化控制台,用于监控集群状态、主题、消费者和消息。下载源码后,配置文件说明集群名字、NameServer地址等。踩坑点与故障转移
在安装过程中可能遇到报错,主要是端口未开放或配置问题。解决办法包括修改配置文件,调整内存大小,确保NameServer和Broker端口开放。控制台介绍与配置文件说明
控制台中常用功能包括集群管理、主题监控、消费者管理与消息查看。配置文件中的关键属性包括集群名称、NameServer地址、brokerId等。架构与技术
RocketMQ利用Dledger技术实现自动选主,基于raft协议的commitlog存储库,集成自动选主逻辑,不引入外部组件。支持多主模式,主挂后可将消息写入其他主。结语与资源推荐
学习中间件时应实践安装,体验参数配置,尽管实际工作中可能不常接触。安装RocketMQ过程有助于理解架构和功能。如有问题或错误,欢迎交流、指正。cockroachDB分布式事务优化:事务管道与并行提交
分布式事务在CockroachDB中的重要性不言而喻,其目标是让数据操作简便,而如何使得事务尽可能快速执行是CockroachDB关注的重点。CockroachDB设计时特别考虑了全球分布式部署的环境,投入大量精力优化事务协议,以适应高节点间延迟的集群。接下来,我们将深入探讨CockroachDB在分布式事务优化中的两大核心策略:事务管道和并行提交。
在CockroachDB中,分布式事务允许操作跨越集群、地域和机器进行,同时提供SERIALIZABLE级别的隔离性和非过时读取的一致性保证。其事务模型受到Google Percolator的启发,采用三阶段模式进行处理:prepare阶段从SQL发出“Begin”指令直到事务提交之前,对于事务中的写操作,CockroachDB执行了两步操作:commit阶段,当SQL发出“commit”指令时,系统检查事务记录,若无“abort”状态,则将其标记为“commit”;cleanup阶段,根据事务记录,系统异步清理已完成事务的write intent。
在深入探讨优化策略之前,我们需要了解事务执行“慢”的原因。简化模型中,不考虑从存储读写的延迟时间,延迟模型计算了客户端从输入SQL到收到回应的总延迟:L_txn = L_prep + L_commit,其中L_commit的代价为提交阶段的RPC网络开销,而L_prep则由读和写请求的数量决定。由于CockroachDB的读操作直接从leaseholder(可视为raft leader)本地读取,因此L_r接近于零,简化后的延迟模型为L_txn = R * L_r + W * L_w。由于分布式共识是同步操作,L_prep与写操作的数量成线性关系。
为优化这一过程,CockroachDB引入了事务管道(Transactional Pipelining)机制,这是一种异步共识的实现方式。在没有事务管道之前,一个put的kv操作需要先在range的leaseholder上获取锁存器,然后进行raft共识写入write intent,待共识成功后返回。事务管道机制则允许put发送给raft状态机后直接返回,通过异步方式完成共识过程。此机制仅适用于不关注返回结果的语句,确保在commit之前所有异步共识都成功即可。
事务管道的一大挑战是高效证明写意图已成功写入。CockroachDB在put操作返回后,后台启动gorouting异步验证写意图。理想情况下,验证过程应在commit之前结束,否则commit请求将同步验证,确保在commit之前所有写操作都成功复制。然而,实现这一目标并非易事,若在每个写操作返回后立即启动验证协程,可能导致资源耗尽;若只有一个验证协程,则速度会减慢。此外,如果commit请求在写操作后立即发出,会导致同步验证已完成的写操作,造成无效且冗余的操作。目前,CockroachDB官方尚未提供完整解决方案,持续关注此问题的进展。
另一优化策略是“Read your write”原则,该原则指事务中的读依赖之前的写操作,管道机制无法保证之前写操作已成功共识。因此,在事务协调者阶段需记录所有需要确认的写操作,称为inflight-write,当存在依赖读时需要等待write intent成功写入。尽管这导致了管道之前的同步等待,但这是必要的。
并行提交是CockroachDB在commit阶段的优化策略,旨在减少RPC延迟时间。在引入事务管道优化的基础上,我们分析了传统的两阶段提交(2PC)延迟模型,并提出并行提交策略。2PC至少需要两轮分布式共识后返回客户端提交成功,而并行提交策略则将commit阶段的功能前置至prepare阶段与写请求并行执行,将两轮共识减少为一轮。
并行提交引入了staging状态,表示prepare和committed/abort之间的中间状态。当事务协调者发现有commit请求时,会并行发送EndTxn请求,将事务记录置为staging状态,同时包含所有未确认的inflight-write,等待所有inflight-write成功写入后,EndTxn成功返回,客户端接收到提交成功信息。随后,后台进程异步将staging状态改为committed。
staging状态的设计巧妙之处在于记录了所有未确认的inflight-write(由于事务管道异步确认write intent,此集合不会过大),如果事务记录处于staging状态,并且观察者可以证明其事务记录中列出的所有写入已成功达成共识,则该事务被视为已提交。因此,并行提交不需要等待committed请求发出即可返回客户端提交成功。
然而,staging状态较为“脆弱”,需要采取措施确保一致性。当staging状态的事务被另一冲突事务发现并被标记为废弃时,虽然可以写入write intent,但会将key上的时间戳推大,以阻止未来事务恢复后继续写入。这确保了staging状态不会破坏一致性。
总结起来,事务管道和并行提交是CockroachDB在分布式事务优化中采用的两种策略,分别在prepare阶段和commit阶段对延迟进行了优化。两者结合将事务延迟降低至L_txn = w * L_w + L_c,将时间复杂度从O(n)优化至O(1),显著提高了事务处理速度。CockroachDB在工程层面实施了大量工作,对于深入理解这些优化的同学,建议直接阅读源码。
参考资料:1. cockroachlabs.com/blog/...
2. cockroachlabs.com/blog/...
3. cockroachDB paper