分布式知识的总结(V1.0) [转]

CAP(Eric Brewer)
    Web服务无法同时满足以下3个属性

• Consistency(一致性)，数据一致更新，所有数据变动都是同步的

• Availability(可用性)，每个操作都必须以可预期的响应结束

• Partition tolerance(分区容错性)，即使出现单个组件无法可用,操作依然可以完成

    在任何数据库设计中,一个Web应用至多只能同时支持上面的两个属性，不可能三者兼顾。对于分布式系统来说，分区容错是基本要求，所以必然要放弃一致性。对于大型网站来说， 分区容错和可用性的要求更高，所以一般都会选择适当放弃一致性。对应CAP理论，NoSQL追求的是AP，而传统数据库追求的是CA，这也可以解释为什么 传统数据库的扩展能力有限的原因。

ACID解决方案
    ACID数据库事务极大地简化了应用开发人员的工作.正如其缩写标识所示,ACID事务提供以下几种保证:

• Atomicity（原子性），事务中的所有操作,要么全部成功,要么全部不做.

• Consistency（一致性）在事务开始与结束时,数据库处于一致状态.

• Isolation（隔离性） 事务如同只有这一个操作在被数据库所执行一样.

• Durability（持久性）. 在事务结束时,此操作将不可逆转.(也就是只要事务提交,系统将保证数据不会丢失,即使出现系统Crash,译者补充).

    数据库厂商在很久以前就认识到数据库分区的必要性,并引入了一种称为2PC(两阶段提交)的技术来提供跨越多个数据库实例的ACID保证

BASE解决方案

• Basically Available（基本可用）

• Soft-state（ 软状态/柔性事务）

• Eventual Consistency（最终一致性）

    BASE模型是传统ACID模型的反面，不同与ACID，BASE强调牺牲高一致性，从而获得可用性，数据允许在一段时间内的不一致，只要保证最终一致就可以了。

2：分布式系统基础组件

RPC

• Google Protocol Buffer

  • http://code.google.com/p/protobuf/
  • Protocol Buffers are a way of encoding structured data in an efficient yet extensible format.

• ThriftSEDA，论文 "SEDA: An Architecture for Well-Conditioned, Scalable Internet Services"

  • "Thrift: Scalable Cross-Language Services Implementation"
  • Thrift 主页

message queue

• RabbitMQ: http://www.rabbitmq.com/

• ZeroMQ: http://www.zeromq.org/

• celery: http://celeryq.org/

• ActiveMQ: http://activemq.apache.org/

failure detection

• “The φ Accrual Failure Detector”

分布式系统中的一致性

• "Principles of Computer Systems Design" 第十章（可以到MIT 网站下载）

• 虚拟同步（virtual synchrony）系统

  • K.P. Birman 的两篇论文，讲述虚拟同步的概念的实现方法
    • Reliable Communication in the Presence of Failures
    • Exploiting virtual synchrony in distributed systems
  • 扩展的虚拟同步（Extended Virtual Synchrony），也称为 TOTEM 协议
    • Y. Amir 等，"The Totem Single Ring Ordering and Membership Protocol"
    • L.E. Moser 等，"Extended Virtual Synchrony"
  • Corosync 是 TOTEM 协议的一个开源实现，当前 RedHat 等提供的企业集群使用它作为一致性协议。
    • Corosync 的相关资料 http://en.wikipedia.org/wiki/Corosync_(project)

• 采用类似 Paxos 算法的系统

  • Leslie Lamport, "Paxos Made Simple"
  • "Paxos Made Live - An Engineering Perspective" Google 实现 Paxos 算法时的工程考虑。
  • Zookeeper，两篇介绍 ZooKeeper 的论文
    • ZooKeeper: Wait-free coordination for Internet-scale systems
    • A simple totally ordered broadcast protocol
  • Google 的 Chubby，"The Chubby lock service for loosely-coupled distributed systems"

• 最终一致性

  • 最终一致性概念
  • Cassandra 中最终一致性的应用
    • 基于 Gossip 协议的组成员管理，论文 "Efficient Reconciliation and Flow Control for Anti-Entropy Protocols"
    • 基于 Merkle tree 的数据同步算法：“Informed content delivery across adaptive overlay networks”

• CAP 理论BASE 理论 http://queue.acm.org/detail.cfm?id=1394128

  •  http://lpd.epfl.ch/sgilbert/pubs/BrewersConjecture-SigAct.pdf
  •  http://www.julianbrowne.com/article/viewer/brewers-cap-theorem

3：分布式数据库和分布式文件系统

Google File System

• Hadoop Distributed File System (HDFS)，http://hadoop.apache.org/hdfs/

• 论文 “The Google file system”

MooseFS

• http://www.moosefs.org/

Ceph

• http://ceph.newdream.net/

• 论文 "CEPH: RELIABLE, SCALABLE, AND HIGH-PERFORMANCE DISTRIBUTED STORAGE"

Dynamo

• 论文 "Dynamo: Amazon’s Highly Available Key-value Store"

Big Table

• http://hbase.apache.org/

• 论文 "Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data"

Cassandra

• http://cassandra.apache.org/

• 论文 "Cassandra - A Decentralized Structured Storage System"

Parallel Database

• Yahoo! PNUTS 论文 "PNUTS: Yahoo!’s Hosted Data Serving Platform"

• GreenPlum 并行数据库，私有软件，非开源

• HadoopDB，论文 "HadoopDB: An Architectural Hybrid of MapReduce and DBMS Technologies for Analytical Workloads"

分布式数据库对比

论文 "Benchmarking Cloud Serving Systems with YCSB"

4：大规模数据处理

• MapReduce

• Hive, Pigsearch engine (Lucene)

  • Hive 论文 "Hive - A Petabyte Scale Data Warehouse Using Hadoop"
  • Pig 论文 "Pig Latin: A Not-So-Foreign Language for Data Processing"

5：关系数据库

• 数据库设计与实现基本理论

  • Book "Database System Implementation"

• transaction processing

  • Book "Transaction Processing: Concepts and Techniques"
  • Book "Principles of Transaction Processing, Second Edition"

• 性能优化SQLite 代码分析

  • Book "High Performance MySQL"
  • Book "Physical Database Design"

• PostgreSQL

6：分布式系统理论研究

    这几本书里面，"distributed algorithms" 比较偏重纯理论，与实际技术相关性不大，阅读优先级较低；"distributed systems: principles and paradigms" 讲了不少实际系统，但是讲的不是很深入（也很难讲深入），初学者可以先浏览一遍；"Principles of computer systems design: an introduction" 是一本新书，对系统设计的很多思想讲的很透彻清晰，优先级较高。

• Lynch's book "distributed algorithms"

• Tanenbaum's book "distributed systems: principles and paradigms"

• "Principles of computer systems design: an introduction"

• CAP theorem paper, "Brewer's conjecture and the feasibility of consistent, available, partition-tolerant web services"

7：值得读的博客

• Storm 作者 Nathan Marz：http://nathanmarz.com/   
•  Werner Vogels — Amazon CTO ：http://www.allthingsdistributed.com/ 

转自：http://blogread.cn/it/article.php?id=5814&f=sinat