你真的了解分布式系統到底是什么嗎？

前言

隨著大型網站的各種高并發訪問、海量數據處理等場景越來越多，如何實現網站的高可用、易伸縮、可擴展、安全等目標就顯得越來越重要。為了解決這樣一系列問題，大型網站的架構也在不斷發展。提高大型網站的高可用架構，不得不提的就是分布式。本文主要簡單介紹了分布式系統的概念、分布式系統的特點、常用的分布式方案以及分布式和集群的區別等。

一、集中式系統

在學習分布式之前，先了解一下與之相對應的集中式系統是什么樣的。

集中式系統用一句話概括就是：一個主機帶多個終端。終端沒有數據處理能力，僅負責數據的錄入和輸出。而運算、存儲等全部在主機上進行。

拿一個電子商城舉例，一個集中式系統的電子商城，通過一個應用實現，該應用部署在一起主機上，對外提供服務。用戶的所有操作均通過這一臺機器的一個應用實現。

集中式系統的最大的特點就是部署結構非常簡單，底層一般采用從IBM、HP等廠商購買到的昂貴的大型主機。因此無需考慮如何對服務進行多節點的部署，也就不用考慮各節點之間的分布式協作問題。

但是，由于采用單機部署。很可能帶來系統大而復雜、難于維護、發生單點故障（單個點發生故障的時候會波及到整個系統或者網絡，從而導致整個系統或者網絡的癱瘓）、擴展性差等問題。

二、分布式系統

在《分布式系統概念與設計》一書中，對分布式系統做了如下定義：

分布式系統是一個硬件或軟件組件分布在不同的網絡計算機上，彼此之間僅僅通過消息傳遞進行通信和協調的系統。

簡單來說就是一群獨立計算機集合共同對外提供服務，但是對于系統的用戶來說，就像是一臺計算機在提供服務一樣。

分布式意味著可以采用更多的普通計算機（相對于昂貴的大型機）組成分布式集群對外提供服務。計算機越多，CPU、內存、存儲資源等也就越多，能夠處理的并發訪問量也就越大。

一個由分布式系統實現的電子商城，在功能上可能被拆分成多個應用，分別提供不同的功能，組成一個分布式系統對外提供服務。
而系統內的各個子系統之間通過網絡進行通信和協調，如異步消息或者RPC/HTTP請求調用等。

所以，分布式系統中的計算機在空間上幾乎沒有任何限制，這些計算機可能被放在不同的機柜上，也可能被部署在不同的機房中，還可能在不同的城市中，對于大型的網站甚至可能分布在不同的國家和地區。

但是，無論空間上如何分布，一個標準的分布式系統應該具有以下幾個主要特征：

分布性

分布式系統中的多臺計算機之間在空間位置上可以隨意分布，系統中的多臺計算機之間沒有主、從之分，即沒有控制整個系統的主機，也沒有受控的從機。

透明性

系統資源被所有計算機共享。每臺計算機的用戶不僅可以使用本機的資源，還可以使用本分布式系統中其他計算機的資源(包括CPU、文件、打印機等)。

同一性

系統中的若干臺計算機可以互相協作來完成一個共同的任務，或者說一個程序可以分布在幾臺計算機上并行地運行。

通信性

系統中任意兩臺計算機都可以通過通信來交換信息。

和集中式系統相比，分布式系統的性價比更高、處理能力更強、可靠性更高、也有很好的擴展性。

但是，分布式在解決了網站的高并發問題的同時也帶來了一些其他問題。

首先，分布式的必要條件就是網絡，這可能對性能甚至服務能力造成一定的影響。其次，一個集群中的服務器數量越多，服務器宕機的概率也就越大。另外，由于服務在集群中分布是部署，用戶的請求只會落到其中一臺機器上，所以，一旦處理不好就很容易產生數據一致性問題。

三、常用的分布式方案

分布式應用和服務

將應用和服務進行分層和分割，然后將應用和服務模塊進行分布式部署。這樣做不僅可以提高并發訪問能力、減少數據庫連接和資源消耗，還能使不同應用復用共同的服務，使業務易于擴展。

分布式靜態資源

對網站的靜態資源如JS、CSS、圖片等資源進行分布式部署可以減輕應用服務器的負載壓力，提高訪問速度。

分布式數據和存儲

大型網站常常需要處理海量數據，單臺計算機往往無法提供足夠的內存空間，可以對這些數據進行分布式存儲。

分布式計算

隨著計算技術的發展，有些應用需要非常巨大的計算能力才能完成，如果采用集中式計算，需要耗費相當長的時間來完成。分布式計算將該應用分解成許多小的部分，分配給多臺計算機進行處理。這樣可以節約整體計算時間，大大提高計算效率。

四、分布式與集群

很多人對分布式和集群的概念不是很清楚，容易混淆，這里簡單區分一下：

分布式（distributed）是指在多臺不同的服務器中部署不同的服務模塊，通過遠程調用協同工作，對外提供服務。

集群（cluster）是指在多臺不同的服務器中部署相同應用或服務模塊，構成一個集群，通過負載均衡設備對外提供服務。