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J同学对分布式系统笔记：

区块链之分布式系统

简单点来说，区块链就是哈希链＋签名，对于不同的应用设计出不同的奖惩机制，

有着相应的协议，算法等一起组建起来的，由全球节点共同进行维护，形成一个巨大的分

布式的架构系统。分布式系统是由一组通过网络进行通信、为了完成共同的任务而协调工

作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计

算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器，处理更多的数据.

一致性问题

一致性是分布式系统希望实现的最终目标。

定义一致性（consistency）是指对于分布式系统中的多个节点，在约定的协议下

给出一系列操作，使得这些节点对处理结果达成某种程度的认同。理想情况下，各个节点

遵守相同的处理协议，构成相同的处理状态机，则可以保障在处理过程中的每个环节的结

果都是相同的，但是更要注意的是一致性并不代表结果正确与否，而是整个系统对外呈现

出的状态是否一致。

问题1.节点间的网络通信不可靠，包括消息延时，内容出错，乱序，丢包，吞吐

率等；

2.节点间的处理时间无法保证，节点性能不同，结果可能会出错，甚至宕机；

3.同步调用会降低分布式系统的可扩展性，有可能使其退化为单点系统。

要求1.可终止性（termination):一致性结果在有限时间内能够完成；

2.约同性(agreement):不同节点最终完成决策的结果相同；

3.合法性(validity):决策的结果必须是节点执行操作的结果。

其中强一致性是在理想情况下提出的，主要分为顺序一致性和线性一致性两类，但

是强一致性的分布式系统是很难实现的，并且实际需求在很多时候并没有那么严格，可以

适当放松对一致性的要求，在一定约束下实现系统的最终一致性，这一类在某些方面弱化

的一致性都统称为弱一致性。

共识算法

严格点讲，一致性与共识并不完全一样。

一致性往往指分布式系统中多个副本对外呈现出的数据的状态，比如顺序一致性，

线性一致性，是描述多个节点对数据状态的维护能力；共识则是描述分布式系统中多个节

点之间彼此对某个状态达成一致结果的过程，所以，一致性描述的是结果状态，共识则是

一种手段。

保障系统满足不同程度的一致性就需要共识算法来达成，共识算法是解决对某个提

案大家达成一致意见的过程，这一过程中，系统中多个节点最关键的是对多个事件的顺序

进行共识，也就是排序。但是实际中各个节点会出现各种各样的问题故障，一般地，把出

现故障但不会伪造信息的情况称为“非拜占庭错误”，伪造信息恶意响应的情况称为“拜

占庭错误”，对应的节点成为拜占庭节点。

FLP 不可能原理

FLP impossibility 是一个定理，它证明了在分布式情景下，无论任何算法，即使

是只有一个进程挂掉，对于其他非失败进程，都存在着无法达成一致的可能。FLP是Fischer,

Lynch，Patterson三位作者名字组合的简写，表明这定理是由它们三位发明的。

CAP 原理

CAP 理论是说对于分布式数据存储，最多只能同时满足一致性（C，Consistency）、

可用性（A，Availability）、分区容错性（P，PartitionTolerance）中的两者。

一致性，是指对于每一次读操作，要么都能够读到最新写入的数据，要么错误。

可用性，是指对于每一次请求，都能够得到一个及时的、非错的响应，但是不保证请

求的结果是基于最新写入的数据。

分区容错性，是指由于节点之间的网络问题，即使一些消息对包或者延迟，整个系统

能继续提供服务（提供一致性或者可用性）。

一致性、可用性都是使用非常宽泛的术语，在不同的语义环境下具体所指是不一样的，

比如在cap-twelve-years-later-how-the-rules-have-changed一文中Brewer就指出“CAP

中的一致性与ACID中的一致性并不是同一个问题”，因此后文中除非特别说明，所提到的

一致性、可用性都是指在CAP理论中的定义。只有明确了大家都是在同样的上下文环境，

讨论才有意义。

对于分布式系统，网络分区（networkpartition）这种情况是难以避免的，节点间

的数据复制一定存在延迟，如果需要保证一致性（对所有读请求都能够读到最新写入的数

据），那么势必在一定时间内是不可用的（不能读取），即牺牲了可用性，反之亦然。

ACID 原则

ACID 原则是数据库事务正常执行的四个，分别指原子性、一致性、独立性及持久性.

事务的原子性(Atomicity):是指一个事务要么全部执行,要么不执行.也就是说一个

事务不可能只执行了一半就停止了.比如你从取款机取钱,这个事务可以分成两个步骤:1

划卡,2出钱.不可能划了卡,而钱却没出来.这两步必须同时完成.要么就不完成.

事务的一致性(Consistency):是指事务的运行并不改变数据库中数据的一致性.例

如,完整性约束了a+b=10,一个事务改变了a,那么b 也应该随之改变.

独立性(Isolation）:事务的独立性也有称作隔离性,是指两个以上的事务不会出现

交错执行的状态.因为这样可能会导致数据不一致.

持久性(Durability）:事务的持久性是指事务执行成功以后,该事务对数据库所作

的更改便是持久的保存在数据库之中，不会无缘无故的回滚._

组织有兴趣琢磨的人。(有兴趣的对号入座)。有愿意带大家折腾的联系我下。

计划具体内容

1.白皮书、黄皮书解读以太坊、超级账本等相关白皮书黄皮书解读，分享自己理解，整理讨论输出。

2.以太坊源码解读深入以太坊运行原理、对相关模块定位到源码解读。

3.以太坊项目实践包括环境搭建，开发环境搭建，及相关实践开发

4.以太坊课程设计，相关以太坊内容整理以太坊课程、包括智能合约基础、编写、开发，考虑整理以太坊具体内容编辑成书籍。

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