分布式系统百科

分布式系统的难不在”分布”，在”一致”。本系列 64 篇文章，从最基础的系统模型出发，逐层深入到共识协议、复制机制、分布式事务、存储系统、计算框架，直至前沿研究方向。每篇文章对着真实系统或论文，代码级别地拆。

本系列假设你有后端开发经验，了解基本的网络通信和数据库概念。完整阅读建议按顺序从 Part I 开始；如果你关注特定主题，每个 Part 也可以独立阅读。

Part I · 基础模型与不可能性

1. 系统模型 — 同步/异步/部分同步，故障模型，系统模型的选择
2. 不可能性定理 — FLP 不可能性，CAP 定理，PACELC，共识数
3. 故障模型 — 崩溃/遗漏/拜占庭，故障检测器，灰色故障
4. 端到端论证 — Saltzer 经典论文精读，在分布式系统中的应用
5. 复杂度与下界 — 消息复杂度，轮次下界，协议对比

Part II · 时间、时钟与顺序

6. 物理时钟 — NTP，PTP，Google TrueTime，时钟漂移
7. 逻辑时钟 — Lamport 时钟，向量时钟，版本向量，矩阵时钟
8. 混合逻辑时钟 — HLC 设计，CockroachDB 实现分析
9. 一致性模型 — 线性一致性，顺序一致性，因果一致性，最终一致性
10. 会话保证与因果一致性 — 四种会话保证，COPS，Bolt-on 因果一致性

Part III · 共识协议

11. 共识问题导论 — 形式化定义，Safety/Liveness，FLP 工程意义，状态机复制
12. Paxos — Single-Decree，Multi-Paxos，Paxos Made Live
13. Raft 深度拆解 — 选举，日志复制，安全性证明，etcd/raft 工程，Multi-Raft
14. EPaxos 与 Flexible Paxos — 无主共识，依赖图，Flexible Paxos 法定人数
15. Viewstamped Replication 与 PBFT — VR 协议，拜占庭容错，PBFT 三阶段
16. HotStuff 与现代 BFT — 链式 HotStuff，线性复杂度 BFT
17. 共识协议的工程权衡 — 协议选型决策树，性能/复杂度/容错对比

Part IV · 复制

18. 主从复制 — 同步/异步/半同步，故障转移，复制延迟
19. 多主复制 — 冲突检测与解决，拓扑结构
20. 无主复制 — Quorum 读写，Sloppy Quorum，反熵修复
21. 链式复制与 CRAQ — 链式复制协议，CRAQ 读优化
22. 线性一致性的实现 — 实现方案对比，性能代价
23. 复制日志的设计 — WAL，物理/逻辑复制，日志压缩

Part V · 分区

24. 哈希分区 — 一致性哈希，虚拟节点，Rendezvous 哈希，Jump Hash
25. 范围分区 — 分裂/合并策略，TiKV Region，HBase Region
26. 分区环境下的二级索引 — 本地索引 vs 全局索引，DynamoDB GSI
27. 数据再平衡 — 固定/动态/比例分区，TiKV PD 调度

Part VI · 分布式事务

28. 2PC 的真实失败模式 — 状态机，协调者故障，Presumed Abort/Commit
29. 3PC 与 Saga — 3PC 局限性，Saga 编排与编制，TCC
30. Percolator 模型 — Google Percolator 精读，TiDB 实现分析
31. Spanner 与 TrueTime — 外部一致性，Commit Wait，CockroachDB 对比
32. Calvin 与确定性事务 — 确定性执行，三层架构，FaunaDB
33. 分布式快照隔离 — SI/SSI，Write Skew，CockroachDB SSI
34. 分布式事务实战对比 — TiDB/CockroachDB/YugabyteDB/Spanner 对比

Part VII · 分布式存储系统

35. 分布式日志：Kafka 与 Pulsar — Kafka ISR，KRaft，Pulsar 分层架构
36. Dynamo 论文精读 — 一致性哈希+向量时钟+Quorum+Merkle 树+Gossip
37. 从 GFS 到 HDFS — GFS 设计，HDFS NameNode HA，对象存储趋势
38. Ceph 与 CRUSH — CRUSH 算法，PG，BlueStore，三种存储接口
39. 分布式 KV 存储对比 — etcd vs TiKV vs FoundationDB
40. NewSQL 架构拆解 — Spanner/CockroachDB/TiDB，存算分离 vs 一体

Part VIII · CRDT 与无冲突复制

41. CRDT 理论 — 半格，State-based vs Op-based，SEC 定义
42. CRDT 类型目录 — 计数器/寄存器/集合/序列/图，完整实现
43. CRDT 在协同编辑中的应用 — OT vs CRDT，Yjs，Automerge，Diamond Types
44. Delta-state CRDT 与反熵优化 — 增量传播，Merkle 树反熵，元数据 GC

Part IX · 分布式计算框架

45. MapReduce — 论文精读，容错机制，Shuffle 开销，Hadoop 生态
46. Spark 内核 — RDD，DAG 调度，Tungsten，Catalyst 优化器
47. Flink 深度拆解 — Watermark，Checkpoint（Chandy-Lamport），Exactly-Once
48. Dataflow 模型与流批一体 — What×Where×When×How，Lambda/Kappa 架构

Part X · 分布式协调与成员管理

49. ZooKeeper 内核 — ZAB 协议，Watch 机制，会话管理
50. etcd 深度解剖 — 持久 Watch，MVCC，Kubernetes 中的角色
51. 分布式锁的真相 — Redlock 争论，Fencing Token，正确实现
52. 成员协议：SWIM 与 Gossip — SWIM 探测，Memberlist 源码分析

Part XI · 可靠性与正确性工程

53. Jepsen 方法论 — 一致性测试，Knossos/Elle，经典发现
54. 确定性模拟测试 — FoundationDB 哲学，Buggify，TigerBeetle
55. 形式化验证 — TLA+，Amazon 实践，P 语言，Dafny
56. 混沌工程 — Chaos Monkey，四步方法论，工具链
57. 大规模故障复盘 — GitHub/Cloudflare/AWS/Facebook 等真实案例

Part XII · 网络与通信基础设施

58. RPC 框架内核 — gRPC 深度解剖，序列化对比，超时/重试/幂等
59. Gossip 协议 — 流行病传播模型，Push/Pull，反熵与谣言传播
60. 可靠广播 — FIFO/因果/全序广播，与共识等价性

Part XIII · 前沿与未来

61. 新硬件对分布式系统的冲击 — CXL，RDMA，SmartNIC，持久内存
62. 存算分离架构 — Snowflake，Aurora，Neon
63. Serverless 的分布式系统挑战 — 冷启动，有状态 Serverless，Firecracker
64. 可验证分布式系统的未来 — IronFleet，Verdi，AI 辅助形式化验证

相关阅读

本系列与博客其他文章形成交叉引用网络：

• Raft 原始论文笔记 — 与第 13 篇配合阅读
• Raft 在 etcd 中的实现 — 与第 13、50 篇配合阅读
• CRDT 入门 — 与第 41-44 篇配合阅读
• 分布式事务 — 与第 28-34 篇配合阅读
• 混合时钟 — 与第 8 篇配合阅读
• 从零造容器系列 — 分布式系统的部署载体
• Kubernetes 网络系列 — 网络基础设施视角
• 数据库系列 — 存储引擎与索引结构