当软件需要支持高可用，此时需要对计算单元进行冗余，对系统的高可用复杂度进行处理，演化出各种对复杂度的处理方式。
0. 起点：从单机到双机-决策者引入
当场景如下：无论在哪台机器上进行计算，同样的算法和输入数据，产出的结果都是一样的，所以将计算从一台机器迁移到另外一台机器，对业务并没有什么影响。以最简单的单机变双机为例进行分析。先来看一个单机变双机的简单架构示意图。
如图所示：
- 需要增加一个任务分配器，选择合适的任务分配器也是一件复杂的事情，需要综合考虑性能、成本、可维护性、可用性等各方面因素。
- 任务分配器和真正的业务服务器之间有连接和交互，需要选择合适的连接方式，并且对连接进行管理。例如，连接建立、连接检测、连接中断后如何处理等。
- 任务分配器需要增加分配算法。例如，常见的双机算法有主备、主主，主备方案又可以细分为冷备、温备、热备。
任务分配器需要保证高可用，通过备份手段达到系统的高可用。
1. 高可用状态决策
状态决策主要分为以下方式：
- 独裁式
- 协商式
- 民主式
1.1 独裁式
独裁式决策指的是存在一个独立的决策主体，称它为“决策者”，负责收集信息然后进行决策；所有冗余的个体，称它为“上报者”，都将状态信息发送给决策者。
独裁式的决策方式不会出现决策混乱的问题，因为只有一个决策者，但问题也正是在于只有一个决策者。当决策者本身故障时，整个系统就无法实现准确的状态决策。如果决策者本身又做一套状态决策，那就陷入一个递归的死循环了。
缺点：显而易见，单机问题无法做决策。
1.2 协商式
协商式决策指的是两个独立的个体通过交流信息，然后根据规则进行决策，最常用的协商式决策就是主备决策。
这个架构的基本协商规则可以设计成：
- 2 台服务器启动时都是备机。
- 2 台服务器建立连接。
- 2 台服务器交换状态信息。
- 某 1 台服务器做出决策，成为主机；另一台服务器继续保持备机身份。
协商式决策的架构不复杂，规则也不复杂，其难点在于，如果两者的信息交换出现问题（比如主备连接中断），此时状态决策应该怎么做。
缺点：
- 链接断开产生两个主。
- 如果断开链接备不认为主挂了，导致没有主。
1.3 民主式
民主式决策指的是多个独立的个体通过投票的方式来进行状态决策。例如，ZooKeeper 集群在选举 leader 时就是采用这种方式。
民主式决策和协商式决策比较类似，其基础都是独立的个体之间交换信息，每个个体做出自己的决策，然后按照“多数取胜”的规则来确定最终的状态。
缺点：
- 民主决策算法比较复杂
- 脑裂问题
2. 解决脑裂
通过zookeeper进行高可用决策会遇到脑裂问题，主要有以下解决方式。
2.1 基于kill进程的方式实现一致性
当老主由于GC或其他原因超时，备master尝试切换主时，先去登录到老主机器kill掉相关进程，只有成功kill，才去切换状态。
缺点：有可能无法登录到老机器上，为了一致性牺牲部分可用性，降低了系统可用性
2.2 基于DB实现一致性
通过数据库实现一个masterID，每次竞争都去更新ID。实际上是有了一个中间件。
这种方式无需两个master联通，提升了一致性。
缺点：每次需要数据更新，校验ID，有一定开销。