20世紀(jì)60年代，IBM研發(fā)了System 360架構(gòu)大型機(jī)，與同時(shí)期的波音707、福特汽車譽(yù)為商業(yè)三大成就，憑借其卓越的性能和良好的穩(wěn)定性，開啟了大型機(jī)的時(shí)代，誕生了非常多的集中式系統(tǒng)，采用單機(jī)架構(gòu)，有非常好的單機(jī)處理能力。

然而，大型機(jī)的高性能也伴隨著高成本，包括購買成本和運(yùn)維成本，對運(yùn)維人員的要求非常之高，需要掌握大型機(jī)緊密設(shè)計(jì)的技術(shù)細(xì)節(jié)。
并且購買成本也是極其昂貴，起步幾百萬刀，甚至更高，只有政府和金融等機(jī)構(gòu)才有能力采購。

另一個(gè)問題，是當(dāng)今大家都比較關(guān)注的單點(diǎn)故障，大型機(jī)設(shè)計(jì)在精良，也不代表它永不宕機(jī)，而一臺大型機(jī)上面往往安裝一個(gè)甚至多個(gè)重要的系統(tǒng)，一旦宕機(jī)，后果很嚴(yán)重。

美國國防部認(rèn)為，如果僅有一個(gè)集中的軍事指揮中心，萬一被摧毀，全國軍事指揮將處于癱瘓狀態(tài)，因此，設(shè)計(jì)一個(gè)分散的，網(wǎng)絡(luò)化的指揮通信系統(tǒng)十分有必要，1969年組建了第一個(gè)分組交換實(shí)驗(yàn)網(wǎng)ARPANET，1980年，TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）研制成功，從此，奠定了分布式系統(tǒng)的基石 -- 網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議！

看起來，分布式最早出現(xiàn)的目地首先是解決單點(diǎn)問題，避免單點(diǎn)故障，然后解決了性能問題。

隨著PC機(jī)性能的提升和普及，很多企業(yè)開始嘗試將系統(tǒng)運(yùn)行在PC服務(wù)器上，搭建基于分布式架構(gòu)的系統(tǒng)，系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接和通信，分布式系統(tǒng)嚴(yán)重依賴于網(wǎng)絡(luò)。

一句話總結(jié)單機(jī)集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)的核心差異：單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行于一臺計(jì)算機(jī)上，而分布式系統(tǒng)是運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)之上！

而在前幾年，Hadoop生態(tài)倡導(dǎo)基于普通PC構(gòu)建大型分布式計(jì)算系統(tǒng)，并大獲成功，加速了分布式架構(gòu)快速普及和應(yīng)用。

分布式的特點(diǎn)

分布式系統(tǒng)是一個(gè)各組件分布在不同計(jì)算機(jī)上，彼此通過網(wǎng)絡(luò)通信和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。

這是來自《分布式系統(tǒng)概念與設(shè)計(jì)》一書中的定義，我給簡化了一下，但核心就是上面提到的，分布式，顧名思義，系統(tǒng)的特定部分是分布在不同的計(jì)算機(jī)上，甚至是完全不在一個(gè)機(jī)房，或者一個(gè)地區(qū)的計(jì)算機(jī)上，各部分通過網(wǎng)絡(luò)通信，使得整體看起來還是一個(gè)系統(tǒng)，對用戶透明。

資源冗余

網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)本身都是對等的，沒有主從之分，但是，分布式系統(tǒng)為了本身的健壯和可靠性考慮，會設(shè)計(jì)一些冗余來化解分布式系統(tǒng)本身存在的一些必然性。
冗余包括數(shù)據(jù)的冗余和服務(wù)的冗余，數(shù)據(jù)通常會有一主和多個(gè)副本，主數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)會讀取副本數(shù)據(jù)，繼續(xù)對外提供服務(wù)；
而服務(wù)的冗余是同樣一個(gè)服務(wù)，會運(yùn)行在多個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)上，每一個(gè)服務(wù)都有能力對外提供完整或部分服務(wù)。

并發(fā)問題

如上所述，一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)可能存在多個(gè)運(yùn)行實(shí)例，由于是同時(shí)運(yùn)行，就可能會并發(fā)的操作一些共享資源，諸如數(shù)據(jù)庫，分布式文件系統(tǒng)等，如何準(zhǔn)確高效的協(xié)調(diào)并發(fā)操作，避免阻塞，保證一致性，是分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)中最大的挑戰(zhàn)之一！

全局時(shí)鐘

請參考論文：《Time and clocks and ordering of events in a distributed system》或者?time-and-clocks-and-ordering-of-events-in-a-distributed-system
，深刻的剖析了分布式系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)之間缺乏全局時(shí)鐘序列控制的問題，如何保證事件發(fā)生的精確的先后順序。

環(huán)境問題

分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)化，為系統(tǒng)的擴(kuò)展提供了可能性，然而，分布式最大的問題也是網(wǎng)絡(luò)化帶來的各種不確定因素，從工業(yè)的角度來說，網(wǎng)絡(luò)問題是分布式系統(tǒng)的原罪，給分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都帶來了極大的難題和挑戰(zhàn)。

網(wǎng)絡(luò)的不可靠性

假如CPU一次計(jì)算需要1s，那么，一次從舊金山到紐約的網(wǎng)絡(luò)請求，大約需要5年，到香港需要11年

所以，網(wǎng)絡(luò)的倆個(gè)問題，1，不能保證信息的完整性和必達(dá)性，存在數(shù)據(jù)丟包的問題；2，延遲，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)延遲是最耗時(shí)的部分，各部分性能對比請參考：Computer Latency at a Human Scale。

網(wǎng)絡(luò)分區(qū)

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)異常，導(dǎo)致分布式系統(tǒng)中部分節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不斷增大，最終，只有部分節(jié)點(diǎn)之間的通信是正常的，整個(gè)分布式系統(tǒng)變成幾個(gè)小組，這個(gè)現(xiàn)象稱為網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，也會形成腦裂。

因此，分布式系統(tǒng)被強(qiáng)行分為幾個(gè)局部的小集群，并且都會按照一致性算法選舉出自己的master，這個(gè)有點(diǎn)像戰(zhàn)國時(shí)期的中國，這就是網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，也是腦裂。
可怕的是，每個(gè)小集群都可以正常對外服務(wù)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)重不一致的情況，因此，網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，數(shù)據(jù)一致性，再加上可用性（就是出現(xiàn)前面兩種情況你怎么辦？），被稱為傳說中的CAP定理，

CAP

這些情況對分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工程實(shí)踐提出了非常大的挑戰(zhàn)。

三態(tài)

在集中式的系統(tǒng)中，模塊之間的調(diào)用狀態(tài)只有倆種狀態(tài)，就是成功和失敗，而在分布式系統(tǒng)中，模塊之間可能是通過網(wǎng)絡(luò)通信的，所以就多了一種超時(shí)的狀態(tài)。
超時(shí)狀態(tài)通常會出現(xiàn)在一下倆種情況：

由于網(wǎng)絡(luò)原因，請求并沒有被成功的發(fā)送到接收方，在過程中丟失；

請求被成功的發(fā)送到接收方，并進(jìn)行了處理，但是，接收方在響應(yīng)給發(fā)送方的過程中，數(shù)據(jù)丟失了，發(fā)送方?jīng)]有收到反饋。

因此，成功、失敗、超時(shí)是分布式系統(tǒng)通信的三種狀態(tài)，稱為三態(tài)。

節(jié)點(diǎn)故障

節(jié)點(diǎn)故障是分布式系統(tǒng)中另一個(gè)很常見的問題，指的是分布式組成的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，有的節(jié)點(diǎn)因?yàn)殄礄C(jī)、或者進(jìn)程退出，出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)故障。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可能出現(xiàn)故障，并且每天都有可能發(fā)生，所以，分布式設(shè)計(jì)，除了要考慮網(wǎng)絡(luò)問題，另一個(gè)重要的考慮因素是節(jié)點(diǎn)故障。

小結(jié)

本文主要討論了一下集中式系統(tǒng)的過去，和分布式系統(tǒng)盛行的當(dāng)下和緣由，以及分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)、困境，后面會繼續(xù)出一些關(guān)于分布式系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，討論分布式系統(tǒng)的方方面面。

原文地址：https://www.cnblogs.com/xguo/p/10878615.html

.NET社區(qū)新聞，深度好文，歡迎訪問公眾號文章匯總?http://www.csharpkit.com?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的分布式 - 分布式系统的特点的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。