分布式计算与系统架构核心要点解析

最新推荐文章于 2025-09-21 00:41:45 发布

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#分布式计算 #CAP原则 #松耦合

1、什么是分布式计算？

分布式计算

分布式计算是构建大型系统的技术，它将工作分配到多台机器上。与传统计算系统（由单台计算机运行提供服务的软件）和客户端-服务器计算（多台机器远程访问集中式服务）不同，分布式计算通常有数百或数千台机器共同协作来提供大型服务。

2、描述分布式计算中的三种主要组合模式。

分布式计算中的三种主要组合模式

带有多个后端副本的负载均衡器
- 请求发送到负载均衡器服务器
- 负载均衡器为每个请求选择一个后端并转发请求
- 响应返回给负载均衡器后再转发给原始请求者
- 后端被称为副本，因为它们是彼此的克隆或复制，发送到任何副本的请求应产生相同的响应
- 负载均衡器需知晓哪些后端正常并能接受请求
- 会每秒多次发送健康检查查询
- 若检查失败则停止向该后端发送流量
- 选择后端的方法可简单可复杂，简单方法如轮询
带有多个后端的服务器
服务器树

3、有时主服务器不直接回复答案，而是回复答案所在的位置。这种方法有什么好处？

这样做可以避免在接收和中转大量数据时主服务器迅速过载，使主服务器无需在大数据传输中充当中间人。

4、解释CAP原则。

以下是将给定文本内容调整为Markdown格式的结果：

CAP 代表一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition resistance）。

CAP原则指出，不可能构建一个能同时保证一致性、可用性和分区容错性的分布式系统，只能实现其中的一个或两个特性，无法同时实现全部三个。

例如：

传统关系型数据库如Oracle、MySQL和PostgreSQL是具备一致性和可用性（CA）的；
而像Hbase等较新的存储系统则有所不同。

5、当一个系统是松耦合时意味着什么？这些系统的优势是什么？

松耦合

松耦合意味着系统中的每个组件体现其提供服务的抽象，内部可以被替换或改进而不改变抽象，各组件不知道架构中其他系统的内部工作方式。

优势

方便系统随时间演进 ：服务的依赖无需改变就能从新特性中受益；
便于改进甚至替换服务 ：只需新服务提供相同抽象；
确保兼容性和质量 ：在部署新系统时，可以通过与旧系统并行运行、比较结果来实现；
独立的安全和故障域 ：各组件有独立的安全和故障域，维护更轻松。

6、请举例说明你所接触过的松散耦合和紧密耦合系统。是什么因素使它们呈现出松散或紧密耦合的特性？

## 松散耦合系统示例

- 分布式系统中各组件是松散耦合的：
  - 每个组件体现其提供服务的抽象。
  - 内部可替换或改进而不改变抽象。
  - 依赖该服务的部分无需更改就能从新特性中受益。

- 应用架构中使用消息总线的系统也是松散耦合的：
  - 各部门可通过订阅“用户更新”频道获取变更信息。
  - 各部门在自己的角色账户上运行系统，有独立的安全和故障域。
  - 新部门加入不影响其他部门。

## 紧密耦合系统示例

- 应用架构的旧版本系统：
  - 各部门处理用户变更请求的插件在同一角色账户下运行。
  - 一个部门插件有 bug 会导致整个系统崩溃。

## 对比总结

- **松散耦合系统**：
  - 组件抽象程度高。
  - 各部分独立性强。
  - 不了解其他系统内部工作。

- **紧密耦合系统**：
  - 各部分关联紧密。
  - 一个部分的变化可能影响其他部分。

7、我们如何估算系统处理请求（如检索电子邮件消息）的速度？

可以选择一些常见事务并将其分解为更小的步骤，然后估算每个步骤所需的时间。
例如检索电子邮件消息：
- 请求来自可能在另一大陆的网络浏览器。
- 需对请求进行身份验证。
- 查询数据库索引以确定消息文本位置。
- 检索消息文本。
- 最后格式化响应并传输回用户。
同时，要考虑无法控制的因素：
- 如网络传输时间。
- 与相关团队沟通获取身份验证等操作的建议预算时间。
- 了解操作系统内部工作原理以估算磁盘操作时间。
- 还可考虑将索引存于内存等优化方式来重新估算时间。