分布式理论、架构设计学习:分布式架构系统介绍

分布式系统由分布在不同网络计算机上的组件构成,通过消息传递通信。与集群的区别在于分布式系统中各组件执行不同任务。分布式系统的特点包括分布性、对等性、并发性、无全局时钟和容错性。阿里巴巴的‘去IOE’运动旨在摆脱对IBM、Oracle和EMC的依赖,以解决单机处理瓶颈和可用性问题。分布式系统面临的问题主要包括通信异常、网络分区和节点故障,以及三态问题导致的消息丢失和延迟。

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1. 分布式系统概念

分布式系统是一个硬件或软件的组件分布在不同的网络计算机上,彼此之间仅仅通过消息传递进行通信和协调的系统。

2. 分布式与集群的区别

  • 集群:多个人在一起作同样的事
  • 分布式 :多个人在一起作不同的事

分布式系统的特点:

  • 分布性
  • 对等性
  • 并发性
  • 缺乏全局时钟
  • 故障总是会发生

3. 分布式系统的发展

阿里巴巴发起的"去 IOE"运动 (IOE 指的是 IBM 小型机、Oracle 数据库、EMC 的高端存储)。阿里巴巴2009 年“去IOE”战略技术总监透露,截止到 2013 年 5 月 17 日阿里巴巴最后一台 IBM 小型机在支付宝下线。

为什么要去IOE?

  • 升级单机处理能力的性价比越来越低
  • 单机处理能力存在瓶颈
  • 稳定性和可用性这两个指标很难达到

4. 分布式架构的演变






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5. 分布式系统面临的问题

  • 通信异常
    网络本身的不可靠性,因此每次网络通信都会伴随着网络不可用的风险(光纤、路由、DNS等硬件设备或系统的不可用),都会导致最终分布式系统无法顺利进行一次网络通信,另外,即使分布式系统各节点之间的网络通信能够正常执行,其延时也会大于单机操作,存在巨大的延时差别,也会影响消息的收发过程,因此消息丢失和消息延迟变的非常普遍。
  • 网络分区
    网络之间出现了网络不连通,但各个子网络的内部网络是正常的,从而导致整个系统的网络环境被切分成了若干个孤立的区域,分布式系统就会出现局部小集群,在极端情况下,这些小集群会独立完成原本需要整个分布式系统才能完成的功能,包括数据的事务处理,这就对分布式一致性提出非常大的挑战。
  • 节点故障
    节点故障是分布式系统下另一个比较常见的问题,指的是组成分布式系统的服务器节点出现的宕机或"僵死"现象,根据经验来说,每个节点都有可能出现故障,并且经常发生
  • 三态
    分布式系统每一次请求与响应存在特有的“三态”概念,即成功、失败和超时。分布式系统中,由于网络是不可靠的,虽然绝大部分情况下,网络通信能够接收到成功或失败的响应,但当网络出现异常的情况下,就会出现超时现象,通常有以下两种情况:
    • 由于网络原因,该请求并没有被成功的发送到接收方,而是在发送过程就发生了丢失现象。
    • 该请求成功的被接收方接收后,并进行了处理,但在响应反馈给发送方过程中,发生了消息丢失现象。
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