【Java高级工程师蜕变之路】060 分布式一致性协议之Lease机制

Lease机制

什么是Lease机制

Lease机制，就是租约机制，是一种在分布式协议中常用的协议，是维护分布式系统中数据一致性的常用工具。

Lease机制的特点：

• Lease是颁发者对一段时间内数据一致性的承诺
• 颁发者发出Lease后，不管是否被接受，只要Lease不过期，颁发者都会按照协议，遵守承诺
• Lease的持有者只能在Lease的有效期内使用承诺，一旦Lease超时，持有者需要放弃执行，重新申请Lease。

以租车为例：

Lease机制解决了什么问题

分布式系统中，如何确定一个节点是否正常工作？

假设有5个副本，1号是主副本。

在分布式系统中最直观的办法是在主副本与副本之间维持一个心跳，期望通过心跳是否存在判断节点是否存活。

心跳其实无法从根本上解决分布式下节点是否正常这个问题，例如如下场景：

1. 在某个时候几点Node1发生网络抖动或者网络中断情况（不是宕机），导致节点无法接收心跳

   

2. 会在剩下的节点中选区一个当做主节点

   

主要解决思路有四种：

• 设计能够容忍双主的协议
• Raft协议-通过term版本高的同步低的
• 用Lease机制
• 涉及去中心化-Gossip协议

Lease的原理

1. 引入中心节点负责下发Lease

   

2. 出现网络问题

   

在1.05如果出现网络抖动，会导致其他节点申请Lease失败，因为节点在1.10之前都会承认有主节点，不允许其他节点再申请Lease。

3. 如果网络回复

   

4. 如果到了1.10，主节点会进行续约操作，然后下发新的Lease

   

5. 如果主节点宕机，其他节点申请Lease也会失败，承认主节点的存在

   

6. 当Lease过期时，副节点申请Lease成功

   

Lease的容错

1. 主节点宕机

   Lease机制可容忍网络、接收方差错，时间就是Lease剩余的过期时长。

2. 中心节点异常

   颁发者宕机可能使得所有节点没有Lease，系统处于不可用状态。解决办法是使用一个小集群而不是单个节点来作为颁发者。

3. 时差问题

   中心节点与主节点之间的时差可能存在问题，只需要中心节点考虑时钟误差即可。

按照经验，Lease的时间差一般取1-10s即可。太短网络压力大，太长则，收回承诺时间过长，影响可用性。

应用

1. GFS（Google 文件系统）中，Master通过Lease决定哪个是主副本，Lease在给各个节点的心跳响应中携带。

   收不到心跳，则等待Lease过期，然后在颁发给其他节点。

2. chubby中，paxos选主后，从节点会给主办法lease，在期限内，不允许选择其他节点为主。

   主节点给client发送lease，用于判断client是否存活。