分布式系统经典基础理论

Dear 丶 2021-11-05 07:58 342阅读 0赞

### 分布式系统经典基础理论 ###

*  分布式系统设计理念
 *  分布式系统的目标与要素
 *  分布式系统设计两大思路
 *   *  中心化设计
     *  去中心化
 *  分布式与集群的区别

# 分布式系统设计理念 #

分布式系统架构的第一原则是不要分布！这句话看似矛盾，但实则揭示了分布式系统的很多特征。

# 分布式系统的目标与要素 #

分布式系统的目标是提升系统整体性能和吞吐量另外还要尽量保证分布式系统的容错性。  
即使采用了分布式系统，我们也要尽力运用并发编程，高性能网络框架等等手段来提升单机上的程序性能。

# 分布式系统设计两大思路 #

## 中心化设计 ##

**两个角色**：  
中心化的设计思想很简单，分布式集群中的节点机器按照角色分工，大体上分为两种角色： “领导” 和 “干活的”。  
**角色职责**：  
“领导”通常负责分发任务并监督“干活的”，发现谁太闲了，就想发设法地给其安排新任务，确保没有一个“干活的”能够偷懒，如果“领导”发现某个“干活的”因为劳累过度而病倒了，则是不会考虑先尝试“医治”他的，而是一脚踢出去，然后把他的任务分给其他人。其中微服务架构Kubernetes就恰好采用了这一设计思路。  
**中心化设计的问题**：  
中心化的设计存在的最大问题是“领导”的安危问题，如果“领导”出了问题，则群龙无首，整个集群就奔溃了。但我们难以同时安排两个“领导”以避免单点问题。  
中心化设计还存在另外一个潜在的问题，既“领导”的能力问题：  
可以领导10个人高效工作并不意味着可以领导100个人高效工作，所以如果系统设计和实现得不好，问题就会卡在“领导”身上。  
**领导安危问题的解决办法**：  
大多数中心化系统都采用了主备两个“领导”的设计方案，可以是热备或者冷备，也可以是自动切换或者手动切换，而且越来越多的新系统都开始具备自动选举切换“领导”的能力，以提升系统的可用性。

## 去中心化 ##

**众生地位平等**：  
在去中心化的设计里，通常没有“领导”和“干活的”这两种角色的区分，大家的角色都是一样的，地位是平等的，全球互联网就是一个典型的去中心化的分布式系统，联网的任意节点设备宕机，都只会影响很小范围的功能。  
**“去中心化”不是不要中心，而是由节点来自由选择中心**。  
（集群的成员会自发的举行“会议”选举新的“领导”主持工作。最典型的案例就是Zookeeper及Go语言实现的Etcd）  
**去中心化设计的问题**：  
去中心化设计里最难解决的一个问题是 “脑裂”问题 ，这种情况的发声概率很低，但影响很大。  
脑裂指一个集群由于网络的故障，被分为至少两个彼此无法通信的单独集群，此时如果两个集群都各自工作，则可能会产生严重的数据冲突和错误。一般的设计思路是，当集群判断发生了脑裂问题时，规模较小的集群就“自杀”或者拒绝服务。

# 分布式与集群的区别 #

分布式：  
一个业务分拆多个子业务，部署在不同的服务器上  
集群：  
同一个业务，部署在多个服务器上