Vector Clock 简介

引言:

最近重读http://book.mixu.net/distsys/ebook.html,在分布式文件系统,如何掌握写入内容的先后关系是重要的一环,因为在并发写入的过程中,可能会导致多个版本同时出现的情况,但是使用物理时钟显然是不靠谱的,所以我们采用一种逻辑时钟来为对象构建一种偏序的(partial ordering)的时序集合,同时这个也是Amazon在他们的Dynamo中的实践原理。

简介:

VectorClock是一种用向量来表示偏序关系的逻辑时钟,从数据结构上可以理解为一个集合内包含所有节点的“时间戳”,当然这个时间戳并不是物理意义上的时间(也有些实践会同时加入timestamps以解决冲突问题),而是由程序赋予的逻辑计数(count),{Node1:0,Node2:2,Node3:3.......},如果我们已经统一了向量内的位置对应的node,那么时钟可以直接用一个{0,2,3}来表示。

对于每一个分布式存储的对象副本都有这样一个时间戳,那么存在一下几种关系:

a: 本机:{0,0,1} 消息:{0,1,2}。消息的每个节点的count都大于等于本机的,那么舍弃本机,同步消息
b: 本机:{0,1,2} 消息:{0,1,1}。消息的每个节点的count都小于等于本机的,那么舍弃消息,保留本机
c: 本机:{0,3,1} 消息:{0,1,2}。出现冲突,有的大,有的小,无法判断出来到底谁是最新版本。就要进行冲突仲裁。

举例:

假设有一个K-V数据库,{K,V}为一个分布式对象,通过3个副本保存,分别在Node 1,Node 2, Node 3上,初始的vectorclock为 {0,0,0}

  • 首先写入,Node1,那么node1 的vclock会增加node1的count,可以理解为node1修改了{K,V},先在的vclock就变为{1,0,0}
  • 此时Node1将这个副本及其vclock分发给Node2和Node3,因为此时这两个Node都是{0,0,0}的状态,所以符合a关系,2,3同步
  • 此时又有一次在Node1的写入,变为{2,0,0},此时Node1接到了来到了Node2的消息,此时符合b关系,Node1保留
  • 此时有了一次Node2的写入,Node2的vclock变为{1,1,0},但此时Node1的上次写入没有传递给Node2,Node2觉得自己这里就是对了,如果这个时候Node1的消息来了就会产生3关系,冲突。

其实在我们平时使用Dropbox同步盘的时候就会出现这种情况,当你在进行频繁保存的时候,上一次的保存结果告诉了服务端,然后你在服务端返回已同步修改前又保存了一次,结果服务端不愿意了,怎么你本地的和我的对不上了,直接留下了两个版本和时间戳让用户自己去选择。

实现:

function VectorClock(value) {
// expressed as a hash keyed by node id: e.g. { node1: 1, node2: 3}
    this.value = value || {};
} 
VectorClock.prototype.get = function() {
    return this.value;
};
//根据写入节点增加vector clock
VectorClock.prototype.increment = function(nodeId) {
    if(typeof this.value[nodeId] == 'undefined') {
        this.value[nodeId] = 1;
    } else {
        this.value[nodeId]++;
    }
};
VectorClock.prototype.merge = function(other) {
    var result = {}, last,
        a = this.value,
        b = other.value;
    // This filters out duplicate keys in the hash
    (Object.keys(a)
        .concat(b))
        .sort()
        .filter(function(key) {
            var isDuplicate = (key == last);
            last = key;
            return !isDuplicate;
        }).forEach(function(key) {
            result[key] = Math.max(a[key] || 0, b[key] || 0);
        });
    this.value = result;
};

小结:

  1. 关于冲突仲裁:一种解决方法是请求用户的介入,另一种可以通过引入辅助的时间戳来判断。

  2. 一般3个副本就足够

  3. Quorum NRW模型:

    N: 复制的节点数量

    R: 成功读操作的最小节点数

    W: 成功写操作的最小节点数只需W + R > N,就可以保证强一致性。

    当需要高可写的系统时,可以设置W=1 R=3
    当需要高可读的系统时,可以设置W=3 R=1 (写的效率较低)

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,560评论 4 361
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,104评论 1 291
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,297评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,869评论 0 204
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,275评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,563评论 1 216
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,833评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,543评论 0 197
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,245评论 1 241
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,512评论 2 244
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,011评论 1 258
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,359评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,006评论 3 235
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,062评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,825评论 0 194
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,590评论 2 273
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,501评论 2 268

推荐阅读更多精彩内容