从Paxos到Zookeeper分布式一致性原理与实践_软件工程/开发项目管理_计算机与互联网_商城

内容简介

《Paxos到Zookeeper：分布式一致性原理与实践》从分布式一致性的理论出发，向读者简要介绍几种典型的分布式一致性协议，以及解决分布式一致性问题的思路，其中重点讲解了Paxos和ZAB协议。同时，本书深入介绍了分布式一致性问题的工业解决方案——ZooKeeper，并着重向读者展示这一分布式协调框架的使用方法、内部实现及运维技巧，旨在帮助读者全面了解ZooKeeper，并更好地使用和运维ZooKeeper。全书共8章，分为五部分：第一部分（第1章）主要介绍了计算机系统从集中式向分布式系统演变过程中面临的挑战，并简要介绍了ACID、CAP和base等经典分布式理论；第二部分（第2～4章）介绍了2PC、3PC和Paxos三种分布式一致性协议，并着重讲解了ZooKeeper中使用的一致性协议——ZAB协议；第三部分（第5～6章）介绍了ZooKeeper的使用方法，包括客户端API的使用以及对ZooKeeper服务的部署与运行，并结合真实的分布式应用场景，总结了ZooKeeper使用的实践；第四部分（第7章）对ZooKeeper的架构设计和实现原理进行了深入分析，包含系统模型、Leader选举、客户端与服务端的工作原理、请求处理，以及服务器角色的工作流程和数据存储等；第五部分（第8章）介绍了ZooKeeper的运维实践，包括配置详解和监控管理等，重点讲解了如何构建一个高可用的ZooKeeper服务。

第1章分布式架构     1
1.1 从集中式到分布式     1
1.1.1 集中式的特点     2
1.1.2 分布式的特点     2
1.1.3 分布式环境的各种问题     4
1.2 从ACID到CAP/base 5
1.2.1 ACID   5
1.2.2 分布式事务     8
1.2.3 CAP和base理论     9
小结     15
第2章一致性协议     17
2.1 2PC与3PC   17
2.1.1 2PC   17
2.1.2 3PC   21
2.2 Paxos算法     24
2.2.1 追本溯源     25
2.2.2 Paxos理论的诞生     26
2.2.3 Paxos算法详解     27
小结     37
第3章Paxos的工程实践     39
3.1 Chubby 39
3.1.1 概述     39
3.1.2 应用场景     40
3.1.3 设计目标     40
3.1.4 Chubby技术架构     43
3.1.5 Paxos协议实现     52
3.2 Hypertable 55
3.2.1 概述     55
3.2.2 算法实现     57
小结     58
第4章ZooKeeper与Paxos 59
4.1 初识ZooKeeper 59
4.1.1 ZooKeeper介绍     59
4.1.2 ZooKeeper从何而来     62
4.1.3 ZooKeeper的基本概念     62
4.1.4 为什么选择ZooKeeper 64
4.2 ZooKeeper的ZAB协议     65
4.2.1 ZAB协议     65
4.2.2 协议介绍     66
4.2.3 深入ZAB协议     71
4.2.4 ZAB与Paxos算法的联系与区别     77
小结     78
第5章使用ZooKeeper 79
5.1 部署与运行     79
5.1.1 系统环境     79
5.1.2 集群与单机     80
5.1.3 运行服务     84
5.2 客户端脚本     88
5.2.1 创建     88
5.2.2 读取     89
5.2.3 更新     90
5.2.4 删除     91
5.3 Java客户端API使用     91
5.3.1 创建会话     91
5.3.2 创建节点     95
5.3.3 删除节点     99
5.3.4 读取数据     100
5.3.5 更新数据     109
5.3.6 检测节点是否存在     113
5.3.7 权限控制  &nbs

摘要与插图

第1章
分布式架构
随着计算机系统规模变得越来越大，将所有的业务单元集中部署在一个或若干个大型机上的体系结构，已经越来越不能满足当今计算机系统，尤其是大型互联网系统的快速发展，各种灵活多变的系统架构模型层出不穷。同时，随着微型计算机的出现，越来越多廉价的PC机成为了各大企业IT架构的选，分布式的处理方式越来越受到业界的青睐——计算机系统正在经历一场的从集中式向分布式架构的变革。
1.1 从集中式到分布式
自20世纪60年代大型主机被发明出来以后，凭借其超强的计算和I/O处理能力以及在稳定性和安全性方面的表现，在很长一段时间内，大型主机了计算机行业以及商业计算领域的发展。在大型主机的研发上名的当属IBM，其主导研发的革命性产品System/360系列大型主机，是计算机发展的一个里程碑，与波音707和福特T型车齐名，被誉为20世纪要的三大商业成就，并一度成为了大型主机的代名词。从那时起，IT界进入了大型主机时代。
伴随着大型主机时代的到来，集中式的计算机系统架构也成为了主流。在那个时候，由于大型主机的性能和良好的稳定性，其在单机处理能力方面的优势明显，使得IT系统快速进入了集中式处理阶段，其对应的计算机系统称为集中式系统。但从20世纪80年代以来，计算机系统向网络化和微型化的发展日趋明显，传统的集中式处理模式越来越不能适应人们的需求。
先，大型主机的人才培养成本之高。通常一台大型主机汇集了大量精密的计算机组件，操作复杂，这对一个运维人员掌握其技术细节提出了高的要求。
其次，大型主机也是昂贵的。通常一台配置较好的IBM大型主机，其售价可能在上百万美元甚至更高，因此也只有像政府、金融和电信等企业才有能力采购大型主机。
另外，集中式系统具有明显的单点问题。大型主机虽然在性能和稳定性方面表现，但这并不代表其永远不会出现故障。一旦一台大型主机出现了故障，那么整个系统将处于不可用状态，其后果相当严重。，随着业务的不断发展，用户访问量迅速提高，计算机系统的规模也在不断扩大，在单一大型主机上进行系统的扩容往往比较困难。
而另一方面，随着PC机性能的不断提升和网络技术的快速普及，大型主机的市场份额变得越来越小，很多企业开始放弃原来的大型主机，而改用小型机和普通PC服务器来搭建分布式的计算机系统。
其中典型的就是阿里巴巴集团的“去IOE”运动。从2008年开始，阿里巴巴的各项业务都进入了井喷式的发展阶段，这对于后台IT系统的计算与存储能力提出了高的要求，一味地针对小型机和高端存储进行不断扩容，无疑会产生巨大的成本。同时，集中式的系统架构体系也存在诸多单点问题，无法满足互联网应用爆炸式的发展需求。因此，为了解决业务快速发展给IT系统带来的巨大挑战，从2009年开始，阿里集团启动了“去IOE”计划，其电商系统开始正式迈入分布式系统时代。
1.1.1 集中式的特点
所谓的集中式系统就是指由一台或多台主计算机组成中心节点，数据集中存储于这个中心节点中，并且整个系统的所有业务单元都集中部署在这个中心节点上，系统的所有功能均由其集中处理。也就是说，在集中式系统中，每个终端或客户端机器仅仅负责数据的录入和输出，而数据的存储与控制处理交由主机来完成。
集中式系统的特点就是部署结构简单。由于集中式系统往往基于底层性能的大型主机，因此无须考虑如何对服务进行多个节点的部署，也就不用考虑多个节点之间的分布式协作问题。
1.1.2 分布式的特点
在《分布式系统概念与设计》注

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