ARTS-14-分布式系统之一致性和数据复制
ARTS的初衷
Algorithm: 主要是为了编程训练和学习。
Review：主要是为了学习英文
Tip：主要是为了总结和归纳在日常工作中所遇到的知识点。学习至少一个技术技巧。在工作中遇到的问题，踩过的坑，学习的点滴知识。
Share：主要是为了建立影响力，能够输出价值观。分享一篇有观点和思考的技术文章
https://www.zhihu.com/question/301150832
一、Algorithm
Single Number
Given a non-empty array of integers, every element appears twice except for one. Find that single one.
Note:
Your algorithm should have a linear runtime complexity. Could you implement it without using extra memory?
Example 1:
Input: [2,2,1] Output: 1 Example 2:
Input: [4,1,2,1,2] Output: 4
class Solution {
public int singleNumber(int[] nums) {
//不需要额外内存,nums非空但是可能包括0
//数值转换为二进制后进行运算，0^0=0, 0^1=1, 1^0=0, 1^1=0
//异或满足交换律
int ans = nums[0];
for(int i=1;i<nums.length;i++) {
ans = ans^nums[i];
}
return ans;
}
}二、Review1、一致性常见问题
这些问题离我们并不遥远,数据分散在多处会导致数据不一致，必须尽可能地解决此问题，才能保证良好的用户体验，最终的期望是任何人、任何时间、任何地点、任何接入方式、任何服务，数据都是一致的
2、一致性模式
1)、顺序一致性(Sequencial Consistency）
每个线程内部的指令都是按照程序规定的顺序执行的(单个线程的视角)。线程执行的交错顺序可以是做任意的，但是所有线程所看见的整体程序总体执行顺序都是一样的(整体程序的视角)
2)、弱一致性-因果一致性(Casual Consistency)
如果节点A在更新完某个数据后通知了节点B，那么节点B之后对该数据的访问和修改都是基于A更新后的值。于此同时，和节点A无因果关系的节点C的数据访问则没有这样的限制
3)、弱一致性-入口一致性(Entry Consistency)
入口一致性要求每个普通的共享数据都要与某种同步变量如锁(lock)或屏障(barrier)相关联
进程2在没有获取”y”数据的访问锁时，读取的值将为NIL(In the following figures, since Process2 does not hold the access right (= synchronous variable) to the data item “y”, the reading result becomes NIL)
4)、弱一致性-最终一致性(Eventual consistency)
5)、弱一致性-以客户为中心的一致性（Client-centric consistency model)
包括以下四种体现
(1)、单调读一致性(Monotonic reading)
如果一个进程从系统中读取出一个数据项X的某个值后，该进程对于X后续访问都不应该返回更旧的值(If a process reads data item x, any subsequent reads on x by that process will either reply with the same value or reply with a newer value)
例子：任何时候你登录邮箱服务，它都能保证你上次访问服务器时可以读取的邮件现在都可以查看
(2)、单调写一致性(Monotonic writing)
一个系统要能够保证来自同一个进程的写操作被顺序的执行,它类似以数据为中心的FIFO一致性，不过它强调的是在单一进程的顺序约束而不是并发进程集(A write operation by one process to a data item x is completed before any subsequent write to x by the same process)
(3)、写后读一致性(Read Your Writes)
进程更新一个数据后，它总是能访问到自身更新过的最新值，而不会看到旧值(The result of a write operation by a process to data item x is always observed by subsequent read operations by the same process)
例子：比如当你更新一个系统的管理密码时，必须保证更新后的密码无论你在任何地方登录时都有效
(4)、读后写一致性(Writes Follow Reads)
同一个进程对数据项X执行的读操作之后的写操作，保证发生在与X读取值相同或比之更新的值上(The result of a write operation by a process to data item x is always observed by subsequent read operations by the same process)
一致性模式描述的是严格一致性、因果一致性和顺序一致性，保证了系统不会出现脏写、脏读、不可重复读、幻读、更新丢失的坏账
3、解决思路-ACID
最常见的实现方式是WAL(write ahead loging)技术,它并不直接写入到系统文件中，而是写入到另外一个称为WAL的文件中；如果事务失败，WAL中的记录会被忽略，撤销修改；如果事务成功，它将在随后的某个时间被写回到系统文件中，提交修改
4、解决思路-CAP
5、解决思路-BASE
基本可用、中间(软)状态、最终一致
6、常见解决方案
1)、两阶段提交-2PC
TM存在单点问题，而且会同步阻塞，产生资源锁定，并发低的情况
2)、补偿机制-TCC
针对每个操作，注册一个与其对应的确认和补偿(撤销)操作，对业务侵入性大，需要设计复杂的重试、幂行、日记记录模块
3)、补偿机制-Saga
流程：
(1)、订单服务创建最终状态未知的订单记录
(2)、订单服务创建一个CreateOrderSaga负责协调订单 (3)、CreateOrderSaga发送ReserveCredit指令至用户服务 (4)、用户服务接受到指令然后为此订单预扣款，同时回复一条表明结果的信息 (5)、CreateOrderSaga接受到信息后，发送通过或拒绝指令到订单服务 (6)、订单服务接受到指令后修改其状态
Saga可以看做是一个异步的、事件驱动的补偿事务，由Sage工作流引擎协调，其适用于无需立刻返回业务发起方最终状态的场景,但是它不保证隔离性
链接：https://github.com/eventuate-tram/eventuate-tram-sagas
4)、基于MQ-本地消息表
将分布式事务拆分成本地事务进行处理
5)、基于MQ-事务消息
6)、经典实现-seata
一个典型的分布式事务过程：
(1)、TM 向 TC 申请开启一个全局事务，全局事务创建成功并生成一个全局唯一的 XID
(2)、XID 在微服务调用链路的上下文中传播 (3)、RM 向 TC 注册分支事务，将其纳入 XID 对应全局事务的管辖 (4)、TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议 (5)、TC 调度 XID 下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求
链接：https://github.com/seata/seata
7、数据复制
1)、服务端Server Startup Replica
2)、客户端Client Startup Replica
缓存失效时长不宜过长
8、数据同步
需要数据多备份就意味着需要内容同步，常见的方式有
1)、 将更新通知传输到副本(Propagate only updates notifications) 2)、 将更新数据传输到副本(Transmit update data from one copy to another) 3)、 将更新操作传输到副本-推荐方式(Propagate update operations to other replicas)
比如mysql的主从复制过程
参考文章： https://medium.com/mold-project/consistency-e3e0fe41358d https://www.infoq.cn/article/G33hCC-QoSJPlkt4e64E
三、TIP
1、多module打包发现程序包不存在
使用maven-compiler-plugin替换spring-boot-maven-plugin插件
2、SpringBoot项目部署到非内嵌的tomcat容器
1)、移除(exclusions)默认的tomcat依赖包，因为springboot具有自动装配特性的，它取决于开发人员在应用的ClassPath下的JAR文件依赖，同时项目的src/main/resource目录下存在META-INF/spring.factories资源，并且配置EnableAutoConfiguration，那么SpringBoot会”尝试”将其装配 2)、引用tomcat依赖，推荐使用tomcat-servlet-api 3)、主类继承SpringBootServletInitializer抽象类并重写configure方法,SpringBootServletInitializer就是一个org.springframework.web.context.WebApplicationContext，它能让我们使用外部的Servlet容器，容器启动时会调用其onStartup(ServletContext servletContext)方法，首先配置各种servlet、filter、listener等，最后通过SpringApplicationBuilder构建并封装SpringApplication对象，并调用SpringApplication的run方法
@Override
protected SpringApplicationBuilder configure(SpringApplicationBuilder application) {
return application.sources(WebApplication.class);
}4)、修改pom.xml的packaging为war
5)、在application.properties中配置spring.main.web-application-type=none