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一步一图带你了解分布式架构的前世今生

发布时间:2019-06-18 19:24 来源:未知 编辑:admin

  分布式系统(distributed system)是建立在网络之上的软件系统,它有两个典型特点:

  也就是说,在分布式系统中,用户感觉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个节点上。

  简单来说:一个分布式系统中,一组独立的计算机展现给用户的是一个统一的整体,就好像是一个系统似的。

  如上图所示,分布式系统作为一个整体对用户提供服务,而整个系统的内部的协作对用户来说是透明的,用户就像是指使用一个mysql 一样。

  说明:好景不长,随着系统访问量的再度增加,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加一台webserver。

  说明:系统访问特点遵循二八定律,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情况。

  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,减少数据库的访问次数,降低数据库的访问压力。

  说明:在做完分库分表这些工作后,数据库上的压力已经降到比较低了,又开始过着每天看着访问量暴增的幸福生活了。

  突然有一天,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,之后查看webserver,发现apache阻塞了很多的请求,

  而应用服务器对每个请求也是比较快的,看来是请求数太高导致需要排队等待,响应速度变慢。

  特征:多台服务器通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、海量数据问题的常用手段。通过向集群中追加资源,提升系统的并发处理能力,使得服务器的负载压力不再成为整个系统的瓶颈。

  说明:享受了一段时间的系统访问量高速增长的幸福后,发现系统又开始变慢了,这次又是什么状况呢?

  经过查找,发现数据库写入、更新的这些操作的部分数据库连接的资源竞争非常激烈,导致了系统变慢

  特征:多台服务器通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、海量数据问题的常用手段。通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。

  描述:为了应付复杂的网络环境和不同地区用户的访问,通过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。

  说明:随着系统的不断运行,数据量开始大幅度增长,这个时候发现分库后查询仍然会有些慢,于是按照分库的思想开始做分表的工作

  描述:任何强大的单一服务器都满足不了大型系统持续增长的业务需求,数据库读写分离随着业务的发展最终也将无法满足需求,需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非常庞大的时候才使用,更常用的数据库拆分手段是业务分库,将不同的业务数据库部署在不同的物理服务器上。

  描述:随着业务越来越复杂,对数据存储和检索的需求也越来越复杂,系统需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。

  应用服务器通过统一数据访问模块访问各种数据,减轻应用程序管理诸多数据源的麻烦。

  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,通常使用分而治之的手段将整个系统业务分成不同的产品线,应用之间通过超链接建立关系,也可以通过消息队列进行数据分发,

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

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

  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,应用系统整体复杂程度呈指数级上升,由于所有应用要和所有数据库系统连接,最终导致数据库连接资源不足,拒绝服务。

  当服务越来越多时,服务URL配置管理变得非常困难,F5硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。

  当进一步发展,服务间依赖关系变得错踪复杂,甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动,架构师都不能完整的描述应用的架构关系。

  接着,服务的调用量越来越大,服务的容量问题就暴露出来,这个服务需要多少机器支撑?什么时候该加机器?

  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?

  随着服务的不停升级,总有些意想不到的事发生,比如cache写错了导致内存溢出,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?服务是否可以功能降级?或者资源劣化?

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