分布式系统一致性为什么难做？ | 架构师之路（20）

《架构师之路：架构设计中的100个知识点》 20.分布式系统一致性与全局时钟

分布式系统一致性为什么难做？

因为没有全局时钟。

“没有全局时钟”是什么意思？

每台服务器都有自己的本地时钟，跨服务器的本地时钟相比较是没有意义的。

即使服务器A的本地时间Ta，小于，服务器B的本地时间Tb，我们也不能说Ta一定比Tb早发生，因为两台服务器之间的本地时间会有差异。

这就导致分布式系统时序成为了一个难题，一致性也就变得十分困难。

关于全局时钟，工程架构上有什么最佳实践吗？

其一，经常使用单点串行化，保证时序。

例如：MySQL以主节点操作时序为准，序列化为binlog后，同步到从节点执行。

其二，可以使用单点发号器，模拟全局时钟。

所有操作执行前，到发号器上领取一个递增的时间戳，作为时序依据。单点发号器的时间戳比较，就变得有意义了。

其三，可以使用NTP协议尽量缩小服务器之间的差，但即使使用了NTP，仍然无法保证绝对时序。

画外音：NTP，Network Time Protocol，用于计算机网络时间同步的标准协议。

那如何测量两台服务器之间的时间差呢？

可以发包测量。

大致的原理是这样的：

如上图所示：

1. 服务器A记录一个本地时间Ta1，然后向服务器B发送一个报文；

2. 服务器B接收到报文后记录一个本地时间Tb，然后回复一个报文；

3. 服务器A接收到回复后再记录一个本地时间Ta2；

假设报文往返耗时是相同的，那么报文从A到B的单程传输时间是：

x = (Ta2 - Ta1)/2

服务器A与服务器B的绝对时间是相同的，那么：

Tb = Ta1 + x

可实际上，服务器A与服务器B存在一个时间差，Tb 并不完全等于 Ta1 + x，那么服务器AB之间的时间差就是：

Tb - (Ta1+x)

测量完毕。

报文网络传输会不会有较大波动？

怕一次波动？那就测一亿次取平均。

NTP的核心原理也是如此。

知其然，知其所以然。

思路比结论更重要。

补充阅读材料：

《系统性介绍NTP》

https://www.ntp.org/ntpfaq/

1. 前言

2. 计算机需要什么时间（Time）

3. 计算机时钟（Clocks）工作原理

4. 什么是NTP

5. NTP的工作原理（How works）

6. 配置（Configuration）

7. 参考（Reference）

8. 排错（Troubleshooting）

9. 其他

10. 总结

画外音：没时间就看4-5两章。