Java面试题———分布式篇

一致性(Consistency) ：分布式系统中的更新操作成功并返回客户端完成后，所有节点在同一时间的数据完全一致，不能存在中间状态

可用性(Availability) ：分布式系统中提供的服务必须一直处于可用的状态，对于用户的每一个操作请求总是能够在有限的时间内返回结果

分区容错性(Partition tolerance) ：分布式系统在遇到任何网络分区故障时，仍然需要能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务

CAP定理是指这个三个指标最多可以同时满足两个

3、为什么分布式系统中无法同时AC

对于分布式系统而言，各节点之间一定会存在网络交互，首先网络存在延迟，其次无法100%确保网络的可用，因此可以认为分区网络故障不可避免。

在此条件下，如果要保证各节点的一致性，就必须在一个节点数据变更后同步给其他节点前，让客户等待，这就无法满足可用性

如果要保证各节点的可用性，就必须让各节点在接收到请求立即返回响应，那这个时候各节点可能还没有完成数据的统一，所以就违背了一致性

所以，在存在系统分区的场景下，可用性和一致性无法同时满足

4、什么是BASE理论

BASE是CAP理论的延伸，核心思想是即使无法做到强一致性，但应用可以采用适合的方式达到最终一致性。它的思想包含三方面：

Basically Available （基本可用）：分布式系统在出现故障时，允许损失部分可用性，即保证核心可用。

Soft State（软状态）：在一定时间内，允许出现中间状态，比如临时的不一致状态。

Eventually Consistent（最终一致性）：虽然无法保证强一致性，但是在软状态结束后，最终达到数据一致。

5、分布式事务的解决方案有哪些

分布式事物的解决方案有很多，常见的有2PC、TCC，还有可以使用MQ来做

方案一：2PC

2PC即两阶段提交，它是一种保证强一致性的处理方式。主要将事务分为两个阶段：

阶段一: 表决阶段，所有参与者都将本事务执行预提交，并将能否成功的信息反馈发给协调者。

阶段二: 执行阶段，协调者根据所有参与者的反馈，通知所有参与者，步调一致地执行提交或者回滚。

方案二：TCC

TCC又称补偿事务，它是一种保证最终一致性的处理方式，一共有三个步骤：

Try：做业务检查(一致性)及资源预留(隔离)，此阶段仅是一个初步操作，它和后续的Confirm一起才能真正构成一个完整的业务逻辑

Confirm：做确认提交，Try阶段所有分支事务执行成功后开始执行Confirm

Cancel：在业务执行错误需要回滚的状态下执行分支事务的业务取消，预留资源释放

方案三：MQ分布式事务

如果数据强一致性要求没那么高，可以采用消息中间件（MQ）实现事务最终一致。

在支付系统中，常常使用的分布式事务解决方案就是基于MQ实现的，它对数据强一致性要求没那么高，但要求数据最终一致即可。

例如：向借呗申请借钱，借呗审核通过后支付宝的余额才会增加，但借呗和支付宝有可能不是同一个系统，这时候就可以借助MQ完成分布式事务

流程如下所示：

1、找借呗借钱

2、借呗借钱审核通过，同步生成借款单

3、借款单生成后，向MQ发送消息，通知支付宝转账

4、支付宝读取MQ消息，并增加账户余额

上图最复杂的其实是如何保障2、3在同一个事务中执行（本地事务和MQ消息发送在同一个事务执行），借款结束后，借呗数据处理就完成了，接下来支付宝才能读到消息，然后执行余额增加，这才完成整个操作。如果中途操作发生异常，例如支付宝余额增加发生问题怎么办？此时需要人工解决，没有特别好的办法，但这种事故概率极低。

6、Seata的架构是什么

Seata事务管理中有三个重要的角色：

1、TC (Transaction Coordinator) -事务协调者：维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交或回滚。

2、TM (Transaction Manager) -事务管理器：定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务。

3、RM (Resource Manager) -资源管理器：管理分支事务处理的资源，与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态，并驱动分支事务提交或回滚。

如下所示：

7、XA模式的工作流程是什么

xa模式整个工作流程图如下所示：

分为两个阶段：

1、RM一阶段的工作：① 注册分支事务到TC ② 执行分支业务sql但不提交 ③ 报告执行状态到TC

2、TC二阶段的工作：TC检测各分支事务执行状态 ①如果都成功，通知所有RM提交事务 ②如果有失败，通知所有RM回滚事务

3、RM二阶段的工作：接收TC指令，提交或回滚事务

xa模式牺牲了可用性，保证了强一致性

8、AT模型的工作原理是什么

at模式的整个工作流程图如下所示：

1、阶段一RM的工作：① 注册分支事务 ② 记录undo-log（数据快照）③ 执行业务sql并提交 ④报告事务状态

2、阶段二提交时RM的工作：删除undo-log即可

3、阶段二回滚时RM的工作：根据undo-log恢复数据到更新前

at模式牺牲了一致性，保证了可用性

9、TCC模型的工作原理是什么

TCC模式与AT模式非常相似，每阶段都是独立事务，不同的是TCC通过人工编码来实现数据恢复。需要实现三个方法：

1、Try：资源的检测和预留；

2、Confirm：完成资源操作业务；要求 Try 成功 Confirm 一定要能成功。

3、Cancel：预留资源释放，可以理解为try的反向操作。

Seata中的tcc模型的执行流程如下所示：

1、阶段一RM的工作：① 注册分支事务 ② 执行try操作预留资源 ④报告事务状态

2、阶段二提交时RM的工作：根据各分支事务的状态执行confirm或者cancel