一步一图，带你了解分布式架构的前世此生

 

目录：

• 什么是分布式架构？
• 分布式架构的演进
• 分布式服务面临的问题

什么是分布式架构？

分布式系统（distributed system）是创建在网络之上的软件系统，它有两个典型特色：

• 内聚性 ：每一个数据库分布节点高度自治，有本地的数据库管理系统
• 透明性 ：每一个数据库分布节点对用户的应用来讲都是透明的，看不出是本地仍是远程。

也就是说，在分布式系统中，用户感受不到数据是分布式的，不知道数据是否分割，有无副本，不知道数据存在于哪一个节点上。

简单来讲：一个分布式系统中，一组独立的计算机展示给用户的是一个统一的总体，就好像是一个系统似的。

 

如上图所示，分布式系统做为一个总体对用户提供服务，而整个系统的内部的协做对用户来讲是透明的，用户就像是指使用一个mysql 同样。

分布式架构的演进

（1）初始阶段架构

 

特征 ：应用程序，数据库，文件等全部资源都放在一台服务器上。

（2）应用服务、数据服务、文件服务分离

 

说明 ：好景不长，随着系统访问量的再度增长，webserver机器的压力在高峰期会上升到比较高，这个时候开始考虑增长一台webserver。

特征 ：应用程序、数据库、文件分别部署在独立的资源上。

（3）使用缓存改善性能

 

说明 ：系统访问特色遵循二八定律，即80%的业务访问集中在20%的数据上。

缓存分为 本地缓存 和 远程分布式缓存 ，本地缓存访问速度更快但缓存数据量有限，同时存在与应用程序争用内存的状况。

特征 ：数据库中访问较集中的一小部分数据存储在缓存服务器中，减小数据库的访问次数，下降数据库的访问压力。

（4）使用“应用服务器”集群

 

说明 ：在作完分库分表这些工做后，数据库上的压力已经降到比较低了，又开始过着天天看着访问量暴增的幸福生活了。

忽然有一天，发现系统的访问又开始有变慢的趋势了，这个时候首先查看数据库，压力一切正常，以后查看webserver，发现apache阻塞了不少的请求，

而应用服务器对每一个请求也是比较快的，看来是请求数过高致使须要排队等待，响应速度变慢。

特征 ：多台服务器经过负载均衡同时向外部提供服务，解决单台服务器处理能力和存储空间上限的问题。

描述 ：使用集群是系统解决高并发、海量数据问题的经常使用手段。经过向集群中追加资源，提高系统的并发处理能力，使得服务器的负载压力再也不成为整个系统的瓶颈。

（5）数据库读写分离

 

说明 ：享受了一段时间的系统访问量高速增加的幸福后，发现系统又开始变慢了，此次又是什么情况呢？

通过查找，发现数据库写入、更新的这些操做的部分数据库链接的资源竞争很是激烈，致使了系统变慢

特征 ：多台服务器经过负载均衡同时向外部提供服务，解决单台服务器处理能力和存储空间上限的问题。

描述 ：使用集群是系统解决高并发、海量数据问题的经常使用手段。经过向集群中追加资源，使得服务器的负载压力不在成为整个系统的瓶颈。

（6）反向代理和CDN加速

 

特征

：采用CDN和反向代理加快系统的访问速度。

描述

：为了应付复杂的网络环境和不一样地区用户的访问，经过CDN和反向代理加快用户访问的速度，同时减轻后端服务器的负载压力。CDN与反向代理的基本原理都是缓存。

（7）“分布式文件”系统 和 “分布式数据库”

 

说明

：随着系统的不断运行，数据量开始大幅度增加，这个时候发现分库后查询仍然会有些慢，因而按照分库的思想开始作分表的工做

特征 ：数据库采用分布式数据库，文件系统采用分布式文件系统。

描述 ：任何强大的单一服务器都知足不了大型系统持续增加的业务需求，数据库读写分离随着业务的发展最终也将没法知足需求，须要使用分布式数据库及分布式文件系统来支撑。

分布式数据库是系统数据库拆分的最后方法，只有在单表数据规模很是庞大的时候才使用，更经常使用的数据库拆分手段是业务分库，将不一样的业务数据库部署在不一样的物理服务器上。

（8）使用NoSQL和搜索引擎

 

特征

：系统引入NoSQL数据库及搜索引擎。

描述

：随着业务愈来愈复杂，对数据存储和检索的需求也愈来愈复杂，系统须要采用一些非关系型数据库如NoSQL和分数据库查询技术如搜索引擎。

应用服务器经过统一数据访问模块访问各类数据，减轻应用程序管理诸多数据源的麻烦。

（9）业务拆分

 

特征

：系统上按照业务进行拆分改造，应用服务器按照业务区分进行分别部署。

描述

：为了应对日益复杂的业务场景，一般使用分而治之的手段将整个系统业务分红不一样的产品线，应用之间经过超连接创建关系，也能够经过消息队列进行数据分发，

固然更多的仍是经过访问同一个数据存储系统来构成一个关联的完整系统。

纵向拆分 ：将一个大应用拆分为多个小应用，若是新业务较为独立，那么就直接将其设计部署为一个独立的Web应用系统

纵向拆分相对较为简单，经过梳理业务，将较少相关的业务剥离便可。

横向拆分 ：将复用的业务拆分出来，独立部署为分布式服务，新增业务只须要调用这些分布式服务

横向拆分须要识别可复用的业务，设计服务接口，规范服务依赖关系。

（10）分布式服务

 

特征

：公共的应用模块被提取出来，部署在分布式服务器上供应用服务器调用。

描述

：随着业务越拆越小，应用系统总体复杂程度呈指数级上升，因为全部应用要和全部数据库系统链接，最终致使数据库链接资源不足，拒绝服务。

分布式服务面临哪些问题？

1. 当服务愈来愈多时，服务URL配置管理变得很是困难，F5硬件负载均衡器的单点压力也愈来愈大。
2. 当进一步发展，服务间依赖关系变得错踪复杂，甚至分不清哪一个应用要在哪一个应用以前启动，架构师都不能完整的描述应用的架构关系。
3. 接着，服务的调用量愈来愈大，服务的容量问题就暴露出来，这个服务须要多少机器支撑？何时该加机器？
4. 服务多了，沟通成本也开始上升，调某个服务失败该找谁？服务的参数都有什么约定？
5. 一个服务有多个业务消费者，如何确保服务质量？
6. 随着服务的不停升级，总有些意想不到的事发生，好比cache写错了致使内存溢出，故障不可避免，每次核心服务一挂，影响一大片，人心慌慌，如何控制故障的影响面？服务是否能够功能降级？或者资源劣化

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