​丝析发解丨为什么分布式系统需要Paxos、Raft这样的共识协议？

为什么分布式系统需要Paxos、Raft这样的共识协议？为了回答这个问题，需要首先理解：什么是分布式系统？或者，它与集中式系统的区别在什么地方？ 

一个关键区别在于：分布式系统中，任何一个组件发生故障后，整个系统还能继续工作。 

手机和个人电脑是集中式系统，CPU、内存芯片、硬盘，任何一个发生故障，整个电脑就停机不能工作了。

服务器是集中式系统，如果服务器上配置了多块硬盘和RAID卡，那么其中任何一块硬盘故障，整个服务器还可以继续工作。但是CPU、内存条，或者RAID卡故障了，就不能继续工作了。

磁盘阵列也是集中式系统，它有两个控制器，每个控制器有自己独立的内存条和CPU，有很多块硬盘构成RAID组，还有多个电源。磁盘阵列的内存条、CPU、控制器主板、硬盘、电源故障之后，都还可以继续工作。但是磁盘阵列的背板是不可更换的，背板故障了，磁盘阵列就不能继续工作了。

对于集中系统来说，允许发生故障的部件，一般会设计成不停机可更换的，也就是FRU（Field Replaceable Unit）。一旦这些FRU故障了，可以使用新的备件在不停机的情况下就换掉。

无论分布式系统，还是集中式系统，都需要“核心”来对一些关键问题做决策。例如，某个硬盘是否已经故障了？如果这个“核心”做出了某个硬盘已经故障的判断，所有其他部件都会认可这个判断，并采取一致的故障切换动作。如果这个判断不是由一个核心来给出的，而是由多个部件同时做出自己的判断，就会出现判断结果不一致的问题，整个系统的运行就会发生混乱。

对于一个系统来说，最关键的问题是：哪个部件是这个“核心”？

在集中式系统中，总有一些部件是不可更换的，并且假设他们是不可能发生故障的，例如磁盘阵列的背板。这样就可以在这些“不可能发生故障”的部件参与下选定一个“核心”，然后再由这个核心来对后续关键问题做出判断。

但是在分布式系统中，任何部件都可能发生故障，这样就需要多个不可靠部件共同参与下，选出一个“核心”，并由这个核心来对后续关键问题作出判断。

Paxos和Raft解决的主要问题，就是如何在多个不可靠部件共同参与下，选出核心的问题，也就是这些不可靠部件如何达成共识的问题。

作者简介

黄岩，云和恩墨分布式存储软件总架构师，十余年存储研发经验，在NAS和备份领域有深入钻研，曾担任某NAS产品性能SE，负责产品性能调优工作，该产品在2011年打破了SPESsfs性能测试世界纪录。

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