什么是分布式?关于分布式的那些事儿_带你入门学习分布式系统

时间:2018-07-20 15:32:37   来源:上海尚学堂   阅读:

1. 如何理解“分布式”?

经常听到”分布式系统“,”分布式计算“,”分布式算法“。分布式的具体含义是什么?狭义的分布是指,指多台PC在地理位置上分布在不同的地方。

分布式——一个高大上的名词,是计算机软件设计中人民群众喜闻乐见的“逼格满满”、“不明觉厉”的几个名词之一。但很可惜,这玩意儿一点也不复杂,甚至有些“简单”。不信?你只要遵循下述步骤即可将任何一个软件拆分为“分布式”的:

  1. 将你的整个软件视为一个系统(不管它有多复杂)
  2. 将整个系统分割为一系列的 Process(进程), 每个 Process 完成一定的功能
  3. 将这些 Process 分散到不同的机器上。分散后,选择若干种(没错一种可能不够)通信协议把他们连接起来

这真的是很严肃的通用型三步骤大杀器,对付任何软件,是任何软件都可以的。


2、 分布式系统

分布式系统:多个能独立运行的计算机(称为结点)组成。各个结点利用计算机网络进行信息传递,从而实现共同的“目标或者任务”。

分布式程序: 运行在分布式系统上的计算机程序。

分布式计算:利用分布式系统解决来计算问题。在分布式计算里,一个问题被细化成多个任务,每个任务可以被一个或者多个计算机来完成。

区分分布式计算和并行计算:共同点都是大任务划分为小任务。不同点: 分布式计算:基于多台PC,每台PC完成同一任务中的不同部分。分布式的计算被分解后的小任务互相之间有独立性,节点之间的结果几乎不互相影响,实时性要求不高。并行计算:基于同一个台PC,利用CPU的多核共同完成一个任务。

其实所谓分布式系统,无非就是”将一个系统拆分成多个子系统并散布到不同设备“的过程而已。

本质上而言,实现一个分布式系统,最核心的部分无非有两点:

  1. 如何拆分——可以有很多方式,核心依据一是业务需求,二是成本限制。这是实践中构建分布式系统时最主要的设计依据。
  2. 如何连接——光把系统拆开成 Process 还不够,关键是拆开后的 Process 之间还要能通信,因此涉及通信协议设计的问题,需要考虑的因素很多,好消息是这部分其实成熟方案很多

 

3、分布式操作系统和分布式文件系统

分布式操作系统:负责管理分布式处理系统资源和控制分布式程序运行。它和集中式操作系统的区别在于资源管理、进程通信和系统结构等方面。

分布式文件系统: 分布式文件系统具有执行远程文件存取的能力,并以透明方式对分布在网络上的文件进行管理和存取。

上海尚学堂大数据培训这篇文章更详细地描述了分布式文件系统:《什么是分布式文件系统?分布式文件系统的原理、出现的问题与解决方法
 

4、分布式程序设计和编译解释系统

分布式程序设计语言用于编写运行于分布式计算机系统上的分布式程序。一个分布式程序由若干个可以独立执行的程序模块组成,它们分布于一个分布式处理系统的多台计算机上被同时执行。它与集中式的程序设计语言相比有三个特点:分布性、通信性和稳健性。

分层应用程序可以按层数进行划分,信息可以从数据层(通常存储在数据库)传送到表现层(显示在客户端上)。通常每层相对于其他层来说都运行在不同的系统中,或者在同一系统中的不同进程空间里。分层好处:减小整个应用程序的复杂性;使应用程序能够更好的扩展,跟得上企业发展的需要。 

 

  •        两层应用程序: 典型的结构,一个客户端的用户PC机(前端);一个包含数据库的网络服务器(后端)。逻辑上根据两者的物理位置划分。通常客户端包含大部分业务逻辑,随着数据库及存储过程的发展,SQL语言允许业务逻辑在数据库服务器中存储并执行。 
  •        三层应用程序:目前最常用的是三层应用程序结构,包含一个用户服务层(表现层),一个业务服务层和一个数据服务层。业务逻辑层从用户界面和数据源中分离出来。 由于两层应用程序即客户端/服务器端结构的功能限制,分布式应用程序通常分为三层或者更多层。每层的组件都执行一个特定类型的处理。

 


5、分布式数据库

之我见:分布式数据库,由分布在不同地方(地理位置上的分布)的多个数据库(称为站点)连接(基于计算机网络来连接)而成。利用分布式DBMS对各个站点统一管理,各个站点逻辑上统一起来。基于数据分布的透明性,仿佛在管理单个站点上的数据。其优点在于:容错,提高访问速度。

wiki官方解释: 分布式数据库是用计算机网络将物理上分散的多个数据库单元连接起来组成的一个逻辑上统一的数据库。每个被连接起来的数据库单元称为站点或结点。分布式数据库有一个统一的数据库管理系统来进行管理,称为分布式数据库管理系统。

 分布式数据库的基本特点包括:物理分布性、逻辑整体性和站点自治性。从这三个基本特点还可以导出的其它特点有:数据分布透明性、集中与自治相结合的控制机制、适当的数据冗余度和事务管理的分布性。分布式数据库按照各站点中数据库管理系统的数据模型的异同分为异构型分布式数据库和同构型分布式数据库,按照控制系统的类型分为全局控制集中性、全局控制分散型和全局控制可变型

 

6、分布式学习入门——基础知识要点


如我前面所讲,分布式入门不难。主要包含如下知识点:

  • Process(进程)。在分布式系统中,进程是基本单元
  • 通信协议。Process 间需要相互配合才能完成工作,因此通信协议是最基本要解决的问题。这部分其实挺复杂,牵涉面光,不过核心还是抓住两方面,一是存在哪些需求,二是各个协议如何满足这些需求
  • 命名法。两个 Process 要通信,必须相互知道对方的名字,名字可以是数字,也可以是结构化的字符串。例如众所周知域名系统就是一种命名方案,但是方案还有很多,各有特点
  • 协作。上面都在谈 Process 之间的通信,可是为什么要通信?因为要协作。协作是个复杂的主题,其中最基本最基本的一个问题就是同步问题。而聊同步问题必然要聊“锁”……知识点就这么展开了

上面几点是最基础的知识。了解了这些其实就算入门了。可是如何进阶呢?那么必然要开始学习下面的问题:

  • 一致性。数据存储时,最基本的问题。其实也是实际设计系统时常常需要反复考虑的问题
  • 容错。冗余是容错的基础,但并不是全部,分布式本身为实现容错提供了一些便利,这也是实际设计系统时常常需要考虑的问题

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