【分布式】分布式中的时钟

一、物理时钟 vs 逻辑时钟

时钟的存在主要是为了标识事件的发生顺序。

分布式系统不使用物理时钟记录事件,分布式系统中每个节点记录的时间并不一样,即使设置了 NTP 时间同步节点间也存在毫秒级别的偏差

所以需要有另外的方法记录事件顺序关系,这就是逻辑时钟

二、Lamport timestamps

Lamport时间戳是一种逻辑时钟的表示方法。

分布式系统中按是否存在节点交互可分为三类事件,一类发生于节点内部,二是发送事件,三是接收事件

Lamport时间戳的规则是这样的

  • 每个事件对应一个Lamport时间戳,初始值为0
  • 如果事件在节点内发生,时间戳加1
  • 如果事件属于发送事件,时间戳加1并在消息中带上该时间戳
  • 如果事件属于接收事件,时间戳 = Max(本地时间戳,消息中的时间戳) + 1

通过该定义,可以根据Lamport时间戳进行比较,能获得事件的偏序关系

但当两个事件相同时,由定义可以得知,这种情况只可能出现在两个机器上,所以可以事先对机器编号,根据机器的编号能得到两个时间戳相同的事件的顺序。

也就是说,这种情况下的所有事件都有相对顺序,没有同时发生一说。图1中事件B4和事件C3没有因果关系,属于同时发生事件,但Lamport时间戳定义两者有先后顺序。

三、Vector clock

Vector clock是在Lamport时间戳基础上演进的另一种逻辑时钟方法,它通过vector结构不但记录本节点的Lamport时间戳,同时也记录了其他节点的Lamport时间戳。Vector clock的原理与Lamport时间戳类似,使用图例如下:

同时发生:在两个节点上,两个事件的时间戳大小关系不一致,比如图2中节点B上的第4个事件 (A:2,B:4,C:1) 与节点C上的第2个事件 (B:3,C:2) ,分别是B大和C大,则这两个事件就是同时发生的。

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