分布式系统设计策略

一、心跳检测

在分布式环境中，我们提及过存在非常多的节点(Node)。那么就有一个非常重要的问题，如何检测一个节点出现了故障乃至无法工作了？通常解决这一问题是采用心跳检测的手段，如同通过仪器对病人进行一些检测诊断一样。

若Server没有收到Node3的心跳时，Server认为Node3失联。但是失联是失去联系，并不确定是否 是Node3故障，有可能是Node3处于繁忙状态，导致调用检测超时;也有可能是Server与Node3之间链 路出现故障或闪断。所以心跳不是万能的，收到心跳可以确认节点正常，但是收不到心跳也不能认为该 节点就已经宣告“死亡”。此时，可以通过一些方法帮助Server做决定: 周期检测心跳机制、累计失效检 测机制。

1.1 周期检测心跳机制

Server端每间隔 t 秒向Node集群发起监测请求，设定超时时间，如果超过超时时间，则判断“死亡”。可以把该节点踢出集群

1.2 累计失效检测机制

在周期检测心跳机制的基础上，统计一定周期内节点的返回情况(包括超时及正确返回)，以此计算节点的“死亡”概率。另外，对于宣告“濒临死亡”的节点可以发起有限次数的重试，以作进一步判断。如果超过次数则可以把该节点踢出集群

二、高可用

2.1 高可用HA设计

高可用(High Availability)是系统架构设计中必须考虑的因素之一,通常是指,经过设计来减少系统不能提供服务的时间

系统高可用性的常用设计模式包括三种:主备(Master-SLave)、互备(Active-Active)和集群 (Cluster)模式

主备模式

主备模式就是Active-Standby模式，当主机宕机时，备机接管主机的一切工作，待主机恢复正常

后，按使用者的设定以自动(热备)或手动(冷备)方式将服务切换到主机上运行。在数据库部分，习惯称之为MS模式。MS模式即Master/Slave模式，这在数据库高可用性方案中比较常用，如 MySQL、Redis等就采用MS模式实现主从复制。保证高可用

互备模式

互备模式指两台主机同时运行各自的服务工作且相互监测情况。在数据库高可用部分，常见的互备是MM模式。MM模式即Multi-Master模式，指一个系统存在多个master，每个master都具有 read-write能力，会根据时间戳或业务逻辑合并版本。

集群模式

集群模式是指有多个节点在运行，同时可以通过主控节点分担服务请求。集群模式需要解决主控节点本身的高可用问题，一般采用主备模式。

2.2高可用HA下脑裂问题

什么是脑裂

在高可用(HA)系统中，当联系两个节点的"心跳线"断开时(即两个节点断开联系时)，本来为一个整体、动作协调的HA系统，就分裂成为两个独立的节点(即两个独立的个体)。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障，两个节点上的HA软件像"裂脑人"一样，"本能"地争抢"共享资源"、争起"应用服务"。就会发生严重后果

脑裂出现的原因

高可用服务器各节点之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信。
因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题(网卡直连)。
因心跳线间连接的设备故障(网卡及交换机)。
因仲裁的机器出问题(采用仲裁的方案)。
高可用服务器上开启了iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。
高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败。
其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等。

脑裂预防方案

添加冗余的心跳线 [即冗余通信的方法]
- 同时用两条心跳线路 (即心跳线也HA)，这样一条线路坏了，另一个还是好的，依然能传送心跳消息，尽量减少"脑裂"现象的发生几率。
仲裁机制
- 当两个节点出现分歧时，由第3方的仲裁者决定听谁的。这个仲裁者，可能是一个锁服务，一个共享盘或者其它什么东西
Lease机制
隔离(Fencing)机制
- 共享存储fencing:确保只有一个Master往共享存储中写数据。
- 客户端fencing:确保只有一个Master可以响应客户端的请求。
- Slave fencing:确保只有一个Master可以向Slave下发命令