为什么分布式系统需要共识算法？

共识算法解决的核心问题是在不可靠的环境中达成一致。在 L8（操作系统）层面，进程可能崩溃（crash failure），网络可能分区（partition），消息可能延迟或丢失；在 L11（数据密集型软件）层面，分布式数据库需要多个副本保持一致， leader 选举需要节点达成一致；在 L13（分布式架构）层面，FLP 不可能定理指出在异步网络中，即使只有一个节点可能故障，也不存在确定性的共识算法。解决方案：Paxos 和 Raft 通过多数派投票（quorum）实现共识，容忍 (n-1)/2 个节点故障；PBFT（实用拜占庭容错）可以容忍恶意节点（Byzantine failure），但性能较低。应用场景：分布式锁、leader 选举、分布式事务提交。