分布式系统与一致性

定　价：¥79.00

作　者：	陈东明著
出版社：	电子工业出版社
丛编项：
标　签：	暂缺

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ISBN：	9787121410413	出版时间：	2021-06-01	包装：	平装
开本：	16开	页数：		字数：

内容简介

　　一致性是非常重要的分布式技术。众所周知，分布式系统有很多特性，如可用性、可靠性等，这些特性多多少少会与一致性产生关系，受到一致性的影响。要全面研究、掌握分布式技术，一致性是绕不开的一个话题，也是最难解决的一个问题。本书主要介绍GFS、HDFS、BigTable、MongoDB、RabbitMQ、ZooKeeper、Spanner、CockroachDB系统与一致性有关的实现细节，以及非常重要的Paxos、Raft、Zab分布式算法；本书还介绍了事务一致性与隔离级别、顺序一致性、线性一致性与强一致性相关内容，以及架构设计中的权衡等。从分布式技术的角度来说，本书讲解了分布式领域比较高阶的内容，但是从分布式一致性的角度来说，本书仍然是一致性的入门书。

作者简介

　　陈东明：饿了么北京技术中心架构组负责人，负责饿了么的产品线架构设计以及基础架构研发工作，主导开发eleme key-value数据库。曾任百度架构师负责百度即时通讯产品的架构设计。具有丰富的大规模系统构建和基础架构的硏发经验，善于复杂业务需求下的大并发、分布式系统设计和持续优化。

图书目录

第1部分　开篇
第1章分布式系统的核心特性：一致性 2
1.1 拆分是解决大规模应用的本质 2
1.2 分布式技术是大规模应用的最后一个考验 4
1.3 一致性是这个考验的核心 6
第2部分　系统案例
第2章 Google的文件系统 8
2.1 GFS的外部接口和架构 8
2.1.1 GFS的外部接口 8
2.1.2 GFS的架构 9
2.2 GFS的写流程细节 11
2.2.1 名字空间管理和锁保护 11
2.2.2 租约 11
2.2.3 变更及变更次序 11
2.3 GFS的原子性 13
2.3.1 write和record append的区别 13
2.3.2 GFS中原子性的含义 14
2.3.3 GFS中多副本之间不具有原子性 15
2.4 GFS的松弛一致性 15
2.4.1 元数据的一致性 15
2.4.2 文件数据的一致性 15
2.4.3 适应GFS的松弛一致性 16
2.4.4 GFS的设计哲学 17

第3章开源的文件系统HDFS 19
3.1 HDFS的外部接口和架构 19
3.1.1 HDFS的外部接口 19
3.1.2 HDFS的架构 20
3.2 HDFS的写流程细节 21
3.2.1 打开文件 22
3.2.2 pipeline写入 22
3.2.3 上报block状态 24
3.2.4 关闭文件 24
3.2.5 DN定期上报信息 24
3.3 HDFS的错误处理 25
3.3.1 DN的错误 25
3.3.2 NN的错误 26
3.3.3 客户端的错误 26

第4章 Google的BigTable系统 30
4.1 BigTable的外部接口和架构 30
4.1.1 表 30
4.1.2 数据 31
4.1.3 原子性 32
4.1.4 时间戳 32
4.1.5 BigTable的数据模型 33
4.1.6 BigTable的架构 34
4.2 BigTable的实现 35
4.2.1 tablet location 35
4.2.2 tablet的指派 36
4.2.3 加载tablet 36
4.2.4 tablet的读/写操作 37
4.2.5 合并 38

第5章文档数据库MongoDB 39
5.1 MongoDB的外部接口和架构 39
5.1.1 MongoDB的基本概念 39
5.1.2 MongoDB的架构 39
5.2 MongoDB的standalone模式 40
5.2.1 MongoDB的写入过程 40
5.2.2 无确认导致的丢失更新异常 40
5.2.3 未持久化导致的丢失更新异常 41
5.3 MongoDB的replica set模式 42
5.3.1 MongoDB的复制过程 43
5.3.2 无副本确认导致的丢失更新异常 44
5.3.3 不正确选主导致的丢失更新异常 45
5.3.4 脑裂导致的丢失更新异常 47
5.3.5 缺失任期信息导致的丢失更新异常 48
5.3.6 脏读异常 51
5.3.7 陈旧读异常 52
第6章消息系统RabbitMQ 54
6.1 RabbitMQ简述 54
6.1.1 关于broker 54
6.1.2 RabbitMQ的接口 55
6.1.3 镜像队列 55
6.2 RabbitMQ的基本实现 55
6.2.1 镜像复制 55
6.2.2 镜像加入队列 56
6.2.3 镜像同步过程 56
6.3 master切换及RabbitMQ的异常处理 57
6.3.1 意外宕机后的master切换 57
6.3.2 主动运维后的master切换 57
6.3.3 意外宕机与主动运维的默认行为差异 58
6.3.4 网络分区后的master切换 58
6.4 确认机制 59
第7章协调服务ZooKeeper 60
7.1 协调服务的应用场景 60
7.2 ZooKeeper简述 61
7.2.1 ZooKeeper的数据模型 61
7.2.2 ZooKeeper的外部接口 62
7.2.3 ZooKeeper的架构 63
7.3 ZooKeeper的实现细节 65
7.3.1 客户端异步处理 65
7.3.2 请求处理器 65
7.3.3 原子广播 67

第8章 Google的Spanner数据库 69
8.1 Spanner的数据模型 69
8.2 Spanner的架构 72
8.3 Spanner的实现 73
8.4 TrueTime的作用 81

第9章分布式数据库CockroachDB 86
9.1 CockroachDB的接口和数据模型 86
9.2 CockroachDB的架构 87
9.3 元数据存储的实现 88
9.4 多副本存储的实现 90
9.5 事务的实现 92

第3部分　分布式算法
第10章共识算法Paxos 108
10.1 Paxos的历史 108
10.2 Consensus vs Paxos 110
10.3 Basic Paxos算法 111
10.4 Multi Paxos 算法 132
10.5 复制状态机 144
10.6 Paxos算法与复制状态机 146
10.7 原子广播 148
10.8 Paxos算法与原子广播 149

第11章复制日志算法Raft 152
11.1 Raft是复制日志的算法 152
11.2 Raft算法的组成 153
11.3 复制过程 153
11.4 选举过程 154
11.5 异常处理 157

第12章原子广播算法Zab 163
12.1 Zab算法简述 163
12.2 各版本Zab算法的共有部分 164
12.3 设计的Zab算法 172
12.4 Zab Pre 1.0算法 177
12.5 Zab 1.0算法 179

第4部分　一致性
第13章事务一致性与隔离级别 184
13.1 ANSI的隔离级别 185
13.2 SI和SSI隔离级别 190

第14章顺序一致性 193
14.1 顺序一致性的正式定义 193
14.2 理解顺序一致性 202
14.3 顺序一致性的其他描述 204
14.4 顺序一致性的作用 206

第15章线性一致性与强一致性 210
15.1 什么是线性一致性 210
15.2 判断系统是否满足线性一致性 213
15.3 对线性一致性的理解与强一致性 216
15.4 ZooKeeper的一致性分析 219

第16章架构设计中的权衡 225
16.1 什么是CAP定理 225
16.2 关于CAP定理的错误理解 228
16.3 CAP中的权衡 230
16.4 进一步权衡：HAT和PACELC 231