Những Vấn Đề Trong Hệ Thống Phân Tán (Phần 1)
Giới Thiệu
Bài viết này dựa trên cuốn sách Designing Data-Intensive Applications, chúng ta sẽ đi sâu vào cách tạo sự đảm bảo trong hệ thống phân tán, đồng thời tìm hiểu những thách thức mà người phát triển thường gặp phải.
Những Vấn Đề Phổ Biến Trong Hệ Thống Phân Tán
Trong hệ thống phân tán, chúng ta thường gặp phải những vấn đề như:
- Mạng không chính xác (Unreliable Networks)
- Đồng hồ không chính xác (Unreliable Clocks)
1. Lỗi và Thất Bại Một Phần
Khác với các hệ thống chạy trên một máy tính, nơi phần mềm có thể được viết sao cho đáng tin cậy, hệ thống phân tán lại đối mặt với những thách thức lớn hơn. Theo lời của Coda Hale:
"Trong kinh nghiệm hạn chế của mình, tôi đã phải đối mặt với các phân vùng mạng kéo dài trong một trung tâm dữ liệu, lỗi đơn vị phân phối điện, lỗi của công tắc, và nhiều tình huống bất ngờ khác...".
Trong hệ thống phân tán, có thể xảy ra partial failure — tức là một phần của hệ thống có thể thất bại mà không ảnh hưởng đến phần khác. Điều này làm chúng ta không thể đảm bảo được tính đáng tin cậy của thông điệp hoặc kết quả truyền tải.
1.1 Điện Toán Đám Mây và Siêu Máy Tính
Sự khác biệt lớn giữa điện toán đám mây và siêu máy tính có thể được mô tả qua các triết lý xây dựng hệ thống:
- HPC (High Performance Computing): Dựa trên ý tưởng rằng nếu một node hỏng, cả hệ thống sẽ dừng lại.
- Cloud Computing: Chấp nhận rủi ro hơn, cho phép một node hỏng mà không làm gián đoạn dịch vụ.
Hệ thống phân tán lớn cần chuẩn bị cho khả năng partial failure, ngay cả khi chỉ xuất hiện vài node. Việc này rất quan trọng để xây dựng một hệ thống đáng tin cậy.
1.1.1 Xây Dựng Hệ Thống Tin Cậy
Một số cơ chế có thể áp dụng bao gồm:
- Sử dụng mã phát hiện lỗi để xử lý sai số trong giao tiếp.
- Sử dụng tầng TCP để xử lý các vấn đề mất dữ liệu như truyền lại và loại bỏ các gói tin trùng lặp.
2. Mạng Không Chính Xác
Chúng ta đang đề cập đến hệ thống share-nothing, nơi mỗi component có bộ nhớ và đĩa riêng biệt. Cách tiếp cận phổ biến nhất để xây dựng dịch vụ internet là sử dụng mạng không đồng bộ.
2.1 Lỗi Mạng Trong Thực Tế
Nghiên cứu chỉ ra rằng trong một trung tâm dữ liệu trung bình có thể xảy ra khoảng 12 lỗi mạng mỗi tháng, với nhiều lỗi do con người gây ra như cấu hình sai.
Trải nghiệm từ dịch vụ đám mây: Dịch vụ như EC2 thường gặp sự cố tạm thời, và không ai có thể tránh khỏi lỗi mạng hoàn toàn.
2.2 Phát Hiện Lỗi
Nhiều hệ thống tự động phát hiện lỗi, ví dụ như:
- Bộ cân bằng tải dừng gửirequest tới node không còn sống.
- Hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán có thể nâng cấp các node followers khi leader gặp sự cố.
2.3 Thời Gian Timeout và Độ Trễ Không Giới Hạn
Việc đặt thời gian timeout phù hợp không hề đơn giản. Timeout quá dài có thể gây sự chờ đợi không cần thiết, trong khi timeout quá ngắn có thể dẫn đến việc đánh giá sai trạng thái của một node.
2.3.1 Tắc Nghẽn Mạng và Hàng Đợi
Sự tắc nghẽn mạng có thể dẫn đến biến động độ trễ trong hệ thống. Việc tối ưu hóa timeout dựa trên đo lường thực nghiệm sẽ là bước đi hợp lý để tăng cường độ tin cậy của hệ thống.
2.4 Mạng Đồng Bộ và Không Đồng Bộ
Cách thức truyền tải giữa điện thoại và mạng Internet khác biệt rõ rệt. Sự phân chia tài nguyên mạng có thể gây ra độ trễ. Hệ thống cần có chiến lược để tối ưu hóa cả hai khía cạnh này.
Kết Luận
Hệ thống phân tán đòi hỏi sự chuẩn bị cho các tình huống không mong muốn và phương pháp ứng phó linh hoạt. Bài viết tiếp theo sẽ đi sâu hơn vào các vấn đề còn lại và giải pháp khả thi.
Hãy theo dõi để cập nhật thêm nhiều thông tin bổ ích về hệ thống phân tán!
source: viblo
