分布式系统中的通讯模型

人们在谈及分布式系统的理论时，首先要明确其前置的 通讯模型 （有的地方也称为 时间模型 ）的约定。比较常见的有 同步网络模型 、 异步网络模型 和 部分同步网络模型 。

同步网络模型

在 同步网络模型 中：

1. 进程间的消息通讯、传输延时有界。认为通讯耗时是有确定范围的；
2. 每个进程的处理速度是确定的。我们可以确切知道进程中每步算法的耗时。

因此我们可以推导出：

• 每个进程间的时钟是同步的，因为前面的定义 1 、 2 ，所以我们可以使用通讯来同步各个机器上的时钟，使得各个机器的时钟误差在 ΔT 内。
• 如果一个请求超过的应答超过 $RTT + T_{请求处理耗时}$ ，则可以判定对端异常。

同步网络模型 使用起来最简单，是理想的网络模型，但是它就跟物理实验中的”光滑平面”一样，在实际环境中并不存在。

异步网络模型

在 异步网络模型 中，我们引用 FLP 不可能性 中的定义：

原子钟

因此我们可以推导出：

• 各个机器上的时钟没有可参考性，因为 3 每个机器不能自发保持时间的一致性，并且因为 1 、 2 ，机器时间也无法同步时钟在一个有界的误差之内。所以依赖超时机制的算法并不可用。
• 因为 1 、 2 ，当一个请求在本地时钟上超时后，我们无法判断这个请求是否是因为对端异常造成的。这是一个经典的 两军问题 场景，故，我们无法对其他实例进行故障探测。

异步网络模型 是一个最理想的”最差”网络模型，但是其复杂度又远超我们实际情形。

部分同步网络模型

我们现实中遇见的网络模型通常介于 同步网络模型 和 异步网络模型 两者之间。因为在我们所知的大部分系统， 在大部分时间内 ：

• 进程间的消息通讯、传输延时是有上界的；只有在网络过载、网络分区故障时，才没有上界；
• 每个进程的处理速度是确定的；只有在发生 GC 、磁盘IO阻塞等异常情况时，每个进程的处理速度才不可确定。
• 每个机器上的时钟我们可以认为是基本同步的，比如我们可以使用 NTP 来同步机器时间，而且多数机器上有独立的 时钟芯片 ，我们也可以粗略认为各个机器上时间流逝的速度是相同的。但是严格要求时序的系统除外。

结论

在 FLP 不可能性 中已经明确给我们指明了分布式系统中的矛盾点，我们需要结合 部分同步网络模型 与 异步网络模型 的约束条件变化，以及我们的业务需求，去做出具体的取舍。比如在 分布式编程中的故障探测 就给出了 故障探测 需要做出的取舍。

参考