尝试正确理解网络分区

理解CAP 中的P对我来说挺难的,之前读过很多次相关的概念,但是始终对于network parition 没有清晰的定义。

事实上,Partition Tolerance 描述的是非常具体的一类网络通信异常。有很多我以为属于network parition的不正常网络情况其实不算network parition

首先,考虑以下这种情况,一共5个节点,运行raft算法,node 0,1具有较高优先级,node 2,3,4具有较低优先级。

假设最开始一切正常,node 0 是leader。

突然发生了诡异的事情,所有通讯仍然正常,除了node 0 和 node 1 无论如何都联络不到彼此,那么请问,这种情况叫网络分区吗?(node 0 和 node 234 通讯正常,node1 也是)

这样是不是就发现了一些些问题。一个5个节点组成的网络,可能的网络不正常连接情况有很多种,是所有的网络不正常情况都能被称为network partition 吗? 以前我从来没有思考过这种问题,也就是网络分区的详细定义,哪些错误情况才算网络分区,哪些网络错误情况是CAP也解决不了的。(不得不感叹一下,这就是组合的力量,数学的力量啊)

我仍然不确定这能不能称之为network partition,但我发现原RAFT 论文描述会在这种情况下导致leader的频繁更换。举例如下,假设初始term是k

node 1 因为收不到 node 0 的心跳包转成candidate,把term 变为k+1,并由于node 234 都会投node 1 的赞同票,node 1 成为 k+1 term的leader。与此同时node 0 在向 node 2 , 3 , 4 发送心跳包的时候 发现term 已经变成 k+1了,根据raft node 0也会把term设置为 k + 1 并退回到follower状态。

接下来的事情大家就都懂了,同样的惨剧也会发生在node 1 上,就这样,node 0, 1 就会一直交替着成为leader, 集群处于非常不稳定的状态。而且这种不稳定的状态是在我们的前提条件下是一定会发生的。

因此从这个问题我就开始想,到底这算不算network partition呢?我觉得不算,于是我去wiki 找了下,定义如下

A network partition refers to network decomposition into relatively independent subnets for their separate optimization as well as network split due to the failure of network devices.

这句话并没有很清晰的定义network partition, 但是我们感觉到这样一件事:每个subnet内部应该是正常工作的,不同的subnet之间不能正常通信。

于是,我尝试用自己的话来归纳一下我现在所理解的network partition。注意这只是我自己的定义,因此很有可能我之后回过头来看又发现自己说错了。只是参考嘿嘿。

首先我们定义 正常连接:两个节点可以在一定的延迟范围内内双向通信; 无连接:两个节点不能在一定的延迟范围内进行单向通信。(当然双向通信更不可一了)

那么对于一个n个节点组成的网络来说,如果n 个节点可以被分为k个不相交且覆盖的group, 每个group内所有节点全是两两正常连接,而任意两个group之间的任何节点无连接。当k=1 时,网络正常,当k > 1 时,我们称之为network partition。

当然之后肯定还要看更多的资料才能慢慢体会到什么是network partition。现在的定义可能太狭窄了。欢迎大家批评交流~

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