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第6章 复制 第6章 复制 简介 系统模型 容错服务 高可用服务的实例研究：gossip体系结构、Bayou和Coda 小结 简介 复制的概念 在多个计算机中进行数据副本的维护。 复制的动机：增强服务 增强性能 　 - 浏览器对Web资源的缓存 　 - 数据在多个服务器之间地透明复制 提高可用性 　 - 服务器故障：1－pn 　 - 网络分区和断链操作：预先复制 增强容错能力 　 - 正确性：允许一定数量和类型的故障 简介 复制的基本要求 复制透明性 　 - 对客户屏蔽多个物理拷贝的存在 　 - 客户仅对一个逻辑对象进行操作 一致性 　 - 在不同应用中有不同强度的一致性需求 　 - 复制对象集合的操作必须满足应用需求 第6章 复制 简介 系统模型 容错服务 高可用服务的实例研究：gossip体系结构、Bayou和Coda 小结 系统模型 基本模型 系统模型 基本模型组件 副本管理器 　 - 接收前端请求 　 - 对副本执行原子性操作 前端 　 - 接收客户请求 - 通过消息传递与多个副本管理器进行通信 系统模型 副本对象的操作 请求：前端将请求发送至一个或多个副本管理器 协调 　 - 保证执行的一致性 - 对不同请求进行排序（FIFO，因果，全序） 执行：包括临时请求的执行 协定：就提交请求的影响达成一致 响应：一个或多个副本管理器响应前端 第6章 复制 简介 系统模型 容错服务 高可用服务的实例研究：gossip体系结构、Bayou和Coda 小结 容错服务 复制是提高系统容错能力的有效手段之一 为用户提供一个单一的镜像 副本之间需要保持严格的一致性 副本之间的不一致性将导致容错能力失效 银行帐户示例 容错服务 1. 银行帐户x和y的两个副本管理器位于计算机A、B上 2. 客户在本地的副本管理器上读取和更新帐户 容错服务 　　　由于B在把帐户x的更新传送至A前出现故障，所以产生了不一致现象　　 容错服务 被动(主备份)复制 一个主副本管理器＋多个次副本管理器 　 - 若主副本管理器出现故障，则某个备份副本管理器将提升为主副本管理器。 模型 　 容错服务 被动复制时的事件次序 请求 　 - 前端将请求发送给主副本管理器 协调 　 - 主副本管理器按接收次序对请求排序 执行 　 - 主副本管理器执行请求并存储响应 容错服务 被动复制时的事件次序(续) 协定 　 - 若请求为更新操作，则主副本管理器向每个备份副本管理器发送更新后的状态、响应和唯一标识符。 　 - 备份副本管理器返回确认。 响应 　 - 主副本管理器将响应发送给前端 　 - 前端将响应发送给客户 　 容错服务 主动复制 副本管理器地位对等，前端组播消息至副本管理器组 模型 　 容错服务 主动复制时的事件次序 请求 　 - 前端使用全序、可靠的组播原语将请求组播到副本管理器组 协调 　 - 组通信系统以同样的次序(全序)将请求传递到每个副本管理器 执行 　 - 每个副本管理器以相同的方式执行请求 响应 　 - 每个副本管理器将响应发送给前端 　 - 前端将响应发送给客户 第6章 复制 简介 系统模型 容错服务 高可用服务的实例研究：gossip体系结构、Bayou和Coda 小结 高可用服务的实例研究 高可用性和容错能力 容错能力 　 - 只要可能，所有正确的副本管理器都能够及时收到更新，并在将控制传递回客户以前达成一致。 高可用性 　 - 采用较弱程度的一致性，提高共享数据的可用性。 　 - 实例：gossip、Bayou和Coda gossip体系结构 体系结构 前端可以选择任意副本管理器 提供两种基本操作：查询＋更新 副本管理器定期通过gossip消息来传递客户的更新 gossip体系结构 体系结构(续) 系统的两个保证 　 - 随着时间的推移，每个用户总能获得一致服务 副本管理器提供的数据能反映迄今为止客户已经观测到的更新 　 - 副本之间松弛的一致性 所有副本管理器最终将收到所有更新 两个客户可能会观察到不同的副本 客户可能观察到过时数据 gossip体系结构 查询和更新操作流程 请求 　 - 前端将请求发送至副本管理器 查询：客户可能阻塞 更新：无阻塞 更新响应 　 - 副本管理器立即应答收到的更新请求 协调 　 - 收到请求的副本管理器并不处理操作，直到它能根据所要求的次序约束处理请求为止。 gossip体系结构 查询和更新操作流程(续) 执行 　 - 副本管理器执行请求 查询响应 　 - 副本管理器对查询请求作出应答 协定 　 - 副本管理器通过交换gossip消息进行相互更新 gossip消息的交换是偶尔的 发现消息丢失后，才和特定的副本管理器交换消息 gossip体系结构 前端的版本时间戳 客户交换数据