分布式系统之同步化

1、时钟同步

在说到时钟同步时，我们会先考虑到一个例子：unix系统中make程序，该程序基于文件更改时间来决定程序是否需要重新编译，例如，一个源程序文件为input.c，相对应的目标文件为input.o，若input.c文件的更改时间为2016，而input.o的更改时间为2015，则make程序便知道input.c文件被更改过，需重新编译，但若是input.c的更改时间为2015，而input.o的更改时间为2016，则make程序判断出input.o是最新编译的，无需重新编译。由此便产生了一个问题：在缺乏协调处理的全局时钟的情况下，有两台主机A、B，现在将主机A上一个程序的源文件及编译后的目标文件复制到主机B上，而由于某些原因，主机B本地时钟的时间较主机A略慢一些，此时主机B更改源文件后，其更改时间还是小于拷贝过来文件中的目标文件，这就将导致源文件不能被编译。
那如何得到一个全局较精确的时钟呢，目前UTC（统一协调时间）作为权威的时钟，国际时间标准组织在位于科罗拉多州科林斯堡建立了一个名叫WWV的广播站，WWV会每个UTC秒开始时广播一个小脉冲，各区域可使用WWV接收器来同步各自区域的时钟，有了全局时钟之后，那各区域内的其它没装上WWV接收器的主机如何同步呢？这就需要时钟同步算法了。
最大偏移率
首先我们讲下最大偏移率的概念，我们假设在某时刻UTC的时间为T，某一主机的时间为C，在理想情况我们肯定希望T/C = 1，然而这样是不现实的，总有点偏差，所以引入偏移，如下式子所示：

这里的β即为最大偏移率，这可由生产厂商测试后给出的一个常量，那这个最大偏移率有什么用处呢？我们假设以下这种情况，若两个时钟以相反的方向偏离UTC，在它们同步后的∆t时间时，它们的最大差值可能是2β∆t，如果想要保证它们的差值不超过δ,那么时钟必须以每δ/2β时间同步一次。接下来我们讲述几种时钟同步算法。

1.1 网络时间协议

一种最直观的算法，每个想要同步的客户直接发送消息给装有WWV接收器的时间服务器，时间服务器返回一个消息，消息内容为时间服务器当前的时间，客户接收到该时间后便可更新自己的时间。

上图表示客户在T1时间发送一个同步请求到时间服务器，时间服务器在T2时间接收到该消息，并记录下来，在T3时间回复时间戳消息给客户，该消息内包括了T2, T3，客户在T4接收到消息。
这样就可以计算出客户和服务器之间的偏差。
我们假设如下：客户与服务器的偏差为θ，客户到服务器的传播时间为m，假设往返时间都相同，即为m，我们便有以下两个方程：

这里抛开了很多因素，例如网络延迟、往返时间不同等。
客户得到了偏差后如何处理呢? 如果客户比时间服务器要满，则很简单，将时间调快些便可，但如果比时间服务器还快呢？这时不能将时间调慢了，为何呢，因为如果调慢了，那不就是某些更改后的源文件时间小于对应的目标文件时间了吗，那怎么办？处理方法即是将客户的计时器调得慢些即可，例如假设正常情况下每秒会产生99个中断，那么将每次中断的时间延长些直到校正完成即可。

1.1.2 Berkeley算法

未完待续