架构师训练营 1 期第 6 周：技术选型（二） - 作业

一、简述CAP原理

CAP原理主要关注的是，在一个分布式系统中，系统的数据一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区耐受性（Partition tolerance），这三个特性之间的关系。

• 一致性（Consistency）：一致性是说，每次读取的数据都应该是最近写入的数据或者返回一个错误（Every read  receives the most recent write or an error），而不是过期数据，也就是说，数据是一致的。

• 可用性（Availability）：可用性是说，每次请求都应该得到一个响应，而不是返回一个错误或者失去响应，不过这个响应不需要保证数据是最近写入的（Every request receives a (non-error)  response, without the guarantee that it contains the most recent write），也就是说系统需要一直都是可以正常使用的，不会引起调用者的异常，但是并不保证响应的数据是最新的，即不保证数据的一致性特征。

• 分区耐受性（Partition tolerance）：分区耐受性说，即使因为网络原因，部分服务器节点之间消息丢失或者延迟了，系统依然应该是可以操作的（The system continues to operate despite an arbitrary number of  messages being dropped (or delayed) by the network between nodes）。在一个分布式系统中，我们不能保证分区总是可用，也就是说分区耐受性是必然出现的。

• 当网络分区失效发生的时候，也就是网络不可用的时候，我们要么取消操作，即不返回数据或不写入数据，这样获取的数据就是一致的，但是系统却不可用；要么我们继续写入数据或返回老数据，但是数据的一致性就得不到保证。如果选择了一致性，系统就可能返回一个错误码或者干脆超时，即系统不可用。如果选择了可用性，那么系统总是可以返回一个数据，但是并不能保证这个数据是最新的。

• 因此CAP原理讲的是，在保证系统分区耐受性的前提下，我们要么接受数据不一致，要么接受系统不可用，数据一致性和系统可用性只能二选一，二者无法同时满足。

二、针对 Doris 案例，请用 UML 时序图描述 Doris 临时失效的处理过程（包括判断系统进入临时失效状态，临时失效中的读写过程，失效恢复过程）。

Doris通过双写保证其可用性，即将一个写入操作，需要同时写入两份，并且都成功才算写入成功，如果其中一份写入失败，代表该服务器节点失效，需要进行相关的失效处理和失效恢复处理流程，从而保证系统对用户是可用的。



Doris的服务器节点失效主要分为三种：瞬时失效，临时失效，永久失效。这三种失效状态是按照失效时间长短去递进转化的。

• 瞬时失效被认为是可以快速自我修复的，不影响数据一致性；

• 临时失效被认为是在短时间内（一般2小时）可以恢复，恢复后存在数据一致性问题，需要考虑临时失效中的数据读写处理（引入日志服务器记录失效过程中的操作），以及临时失效服务器恢复后进入失效恢复状态，进行数据失效恢复同步时的数据读写处理（恢复日志服务器记录的操作，同时写入新数据）；

• 永久失效被认为系统在短时间内不可恢复或恢复后数据丢失，服务器永久失效后需要从系统中剔除，并重新分配服务器节点替代永久失效的服务器，新节点的数据恢复同步过程与临时失效的数据恢复过程一样，也分成两个阶段，第一阶段，将对应虚拟节点文件同步至新节点，同时通过日志服务器记录操作日志，第二节点，对新节点进行失效恢复处理，即在写入新数据的同时，同步日志服务器记录的操作。



此处重点分析Doris临时失效的处理过程，涉及角色有客户端（KV Client）、物理节点1（Data Server1）、物理节点2（Data Server2）、日志节点（Log Server）、配置中心（Config Server），主要包括如下三个环节的处理流程：

• 进入临时失效状态

• 临时失效状态中的读写过程



• 失效恢复状态中的读写过程