常用概念-分布式系统

常用概念系列目录

1. 常用概念-水平扩展和垂直扩展
2. 常用概念-集群
3. 常用概念-分布式系统

正文

分布式系统是建立在网络之上的软件系统，此定义包含了两个关键点

• 软件系统
  此处的软件是一个通用概念，可以是业务软件、也可以是数据库软件、也可以是中间件软件；
  系统指这些软件作为一个整体统一对外提供服务；
• 网络之上
  网络通信是分布式系统的显著特点，也是导致分布式系统产生数据不一致、服务不可用等问题的根源；

本文以具备多个功能模块的业务软件为例，介绍分布式系统的相关知识。数据库软件、中间件软件可以认为是具备一个功能模块的业务软件。

一般情况下，软件系统包含多个功能模块，这些功能模块相互协调合作，向用户提供各类服务。

在单体系统中，这些功能模块在一个工程中，模块之间的调用都在本地完成，不经过网络，最终单体系统经过编译打包后，部署在一台服务器上。

分布式系统同样也是一个软件系统，它同样包含了多个功能模块。不同的是，这些功能模块被部署在不同的服务器节点上（分布式，即分布在不同的服务器节点上），这些模块之间的交互需要通过网络完成。

为何要使用分布式系统？

• S: 用户请求量大或数据量大，单体系统无法有效响应请求或处理数据。

• T: 单体系统问题实质是物理层面单台服务器的性能不够问题，其根本解决办法是提高服务器性能。

  • 当进行垂直扩展时（即提升服务器性能），系统部署包仍部署在一个服务器上，系统各个功能模块之间的调用不走网络，此时不是分布式系统。
  • 当进行水平扩展时（即增加服务器数量），就需要对单体系统进行切分，并将切分后功能模块运行在多个服务器，此时系统各个功能模块之间调用需要通过网络，此时是分布式系统；

• A：对单体系统的切分是功能模块层面，这些功能模块可以认为是一项任务，这些任务分布在不同的服务器上。常见三种切分方式

  • 水平切分
    复制单体系统的部署包，将其部署在不同的服务器上，即同一个系统部署到多台机器上。
    对应水平扩展；
  • 垂直切分
    按照业务维度，将单体系统拆分为多个功能模块，这些功能模块分别形成不同的部署包，部署在不同的服务器上；
    对应垂直扩展；
  • 混合切分
    将水平切分和垂直切分结合起来；

• S： 以具备A、B、C三个模块的单体系统为例，单体系统的部署情况为 服务器1（A、B、C）

  • 水平切分
    服务器1（A、B、C） <----> 服务器2（A、B、C）<----> 服务器3（A、B、C）
    箭头表示存在交互关系

  • 垂直切分
    服务器1（只有A） <----> 服务器2（只有B）<----> 服务器3（只有C）
    箭头表示存在交互关系

  • 混合切分
    服务器1（只有A） <----> 服务器2（只有B1） <----> 服务器3（只有B2）<----> 服务器4（只有C）

    A B C垂直切分，B1、B2水平切分
    箭头表示存在交互关系

分布式系统实质是分布式部署系统，其特点是功能模块部署在不同的服务器上，通过网络交互。

微服务是一种软件架构设计思想，强调在业务层面将大的功能拆分为小的服务模块，是上文的切分过程。而分布式是在系统切分完成之后，强调系统部署包分布在不同的服务器上面。