阅读笔记（十）分布式系统的8个谬论《Fallacies of Distributed Computing Explained》

旧城等待， 2023-07-02 05:22 15阅读 0赞

### 一. 简介 ###

《Fallacies of Distributed Computing Explained》是一篇经典的分布式系统相关文章，介绍了分布式领域几个常见的谬论。在做分布式开发的时候，一定要铭记于心以免出错。

### 二. 8个谬论 ###

1.  网络是可靠的
2.  网络延迟为0
3.  带宽是无限的
4.  网络是安全的
5.  网络拓扑是不变的
6.  网络始终存在管理员
7.  传输损耗为0
8.  网络是同质化

### 三. 详细解读 ###

1.  网络是可靠的  
      网络的状况是复杂的，首先可能会存在断电、网卡坏了、网线断了等问题；也有可能遇到应用崩溃、远端不受控制的情况；更麻烦的是还会出现一些网络安全威胁，如DDOS攻击等。所以在设计分布式系统的时候，必须注意以下问题  
    （1）从架构角度，我们需要考虑软件和硬件的冗余性，以及失败的风向和需要的投入之间的取舍  
    （2）从软件角度，我们需要思考当连接失败、消息丢包、调用失效的时候如何应对：是否重传，如何检测，是否丢弃等等。
2.  网络延迟为0  
      网络延迟远比想象的可怕，尤其是无线网络。比如几个TCP连接占用带宽后遇到了阻塞，都采取退避算法，然后网络空出，之后快重传再次阻塞，再次退避，循环往复。这会使得延迟变得极为可怕，而且带宽使用率极低。  
      作为设计者，设计系统的时候需要将延迟考虑在内。因此需要采取一些措施，比如尽量减少小包（如Nagle算法），以及更宏观层面的建立长连接（http1.1）等。在这方面，windows浏览器【2】和AJAX【3】均做的很好，可以参考文献进入深入学习。另外，我们可以使用一些网络模拟软件去针对性的测试，如Shunra Virtual Enterprise, Opnet Modeler。
3.  带宽是无限的  
      随着硬件的发展和人类科技水平的提高，带宽的限制其实是越来越小的，但是在设计具体的系统的时候，我们还是需要考虑到带宽的问题。如果出现带宽瓶颈该如何解决？在带宽和时延的取舍之中应该如何去做？更多的，也许带宽问题会超过我们的控制范围，在这种情况下，我们需要系统能够容忍带宽不够带来的时延等等情况。
4.  网络是安全的  
      网络攻击、网络漏洞其实是随时随地存在的，而随着自动攻击工具的流行，我们要做的是考虑在网络不安全的情况下，如何尽可能的提高安全性，防范隐患。
5.  网络拓扑是不变的  
      在真实环境下，网络拓扑是无法受开发者掌控的。服务器的数量、质量取决于提供商，而客户端的情况更为复杂：笔记本的接入离开，无线ad-hoc网络的连入断开，移动设备的来回变化。因此，唯一不变的是网络拓扑的不断变化。  
      因此，在设计分布式系统的时候，我们不可以依赖特定的终端或者路由，而是需要对实际网络结构进行抽象化，比如采用DNS域名代替IP地址存储。在这种情况下，我们只需要访问URL，由DNS去记录IP的变化，从而做到对变化的拓扑的抽象。
6.  网络只有一个管理员  
      对于局域网来说，也许这是对的：可以让一台主机负责管理，制定规则。但是把目光放远一些，连入广域网之后，就会有多级管理员，各级有着各自不同的规则、想法，无法受开发者的控制。  
      对于分布式系统的开发者，我们需要接受这个事实。并且这个事实对我们的开发、测试会存在着影响。比如当系统出现问题需要定位的时候，你得首先确定是哪一级出现的问题，因此可能需要去和不同的管理员/管理部门进行沟通协调，甚至提供工具让他们帮忙查找。
7.  传输损耗为0  
      传输会有时延的损耗、会有出错造成的信息丢失的损耗、更会有设置和使用网络带来的成本问题。如果不考虑成本，只要不断地横向纵向扩展系统就可以满足一切需求了，但是商业公司的最终目的是盈利，成本永远是最重要的部分之一。可以参考该文进行深入研究成本的取舍【4】。
8.  网络是同质化  
      对于底层，如IP层来说，网络是同质化的。而对于更高层，如应用层来说则不是。比如我们有Linux系统，有基于Windows的PC，有NAS，有安卓手机、IOS手机，有各种游戏主机设备等等。因此，在不同客户端之间的通信需要考虑到消息的一致性，即采用跨平台的语言，如XML，protoBuf等。

### 4. 总结 ###

其实这8个谬论都是显而易见、易于理解的，但是本文依然有他存在的意义：知道不代表会用，也许你可以理解，但是在设计时如何避免犯如此简单浅显的错误就是一门学问了。时刻铭记于心，设计的时候充分考虑，才能避免出错，设计实现出合格的系统。

### 4. 参考文献 ###

【1】《Fallacies of Distributed Computing Explained》  
【2】 http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2006/04/07/570801.aspx  
【3】 https://www.w3schools.com/js/js\_ajax\_intro.asp  
【4】 Dilbert’s Google-killer search engine

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