分布式架构设计知识总结(从入门开始)
分布式架构设计基础概览
分布式系统设计是一个复杂且深奥的领域,它涵盖了从理论到实践的各个方面。本文旨在为你提供一个从入门到深入的理解框架,包括CAP理论、BASE理论、核心协议如2PC和3PC,以及关键的设计策略,如心跳检测、容错和负载均衡。让我们一起探索这个充满挑战的领域。
一、分布式理论:概念与挑战
分布式系统的核心是将业务分解为独立组件,分布在不同的节点上,每个组件共同协作。它的特点包括分布性、对等性、并发性和缺乏全局时钟。然而,这也带来了通信异常、网络分区和节点故障等问题。
1. 通信问题与网络分区
- 网络不确定性:可能导致系统间通信中断,影响分布式系统的正常运作。
- 网络分区:节点间的网络断裂,可能导致局部集群独立运行,影响整体功能。
2. 数据一致性模型
- 强一致性:高可用性低,实现困难,但数据保持一致。
- 弱一致性:允许暂时的数据不一致,但最终会达到一致,适用于高并发场景。
3. CAP定理与一致性协议
- CAP理论:平衡一致性、可用性和分区容错性,最多只能满足其中两个。
- 2PC:两阶段提交,存在同步阻塞和单点问题。
- 3PC:改进版的2PC,增加缓冲阶段,但未完全解决数据一致性问题。
二、分布式系统设计策略
在设计分布式系统时,关键策略包括心跳检测、高可用性、容错和负载均衡。
1. 心跳检测
通过定期发送心跳信息,监控节点状态,避免误判节点故障,确保系统连通性。
2. 高可用设计
- 主备模式:MySQL的主从复制,故障时自动切换。
- 互备模式:两个活节点同步工作,适合高写需求。
- 集群模式:Zookeeper,主控节点故障后自动选举。
3. 容错与负载均衡
- Redis的缓存穿透问题:通过布隆过滤器等技术保证安全性。
- 负载均衡:如轮询、最少连接、哈希等策略,优化请求分发。
三、网络通信基础
网络通信是分布式架构的基石,TCP和UDP是常见的传输协议,而Bio、Nio和Aio是I/O模型的演变。理解这些原理有助于优化远程调用和通信效率。
1. TCP与UDP
- TCP:面向连接,安全但速度慢,三次握手或四次挥手。
- UDP:无连接,速度快但不安全。
2. RPC:远程过程调用
RPC如Dubbo和HSF,涉及Client、Server Stub、调用序列化和反序列化等关键环节。
3. RMI:Java原生远程调用
RMI通过JRMP协议实现,包含客户端存根、远程引用层和服务器骨架等组件。
总结与实践
分布式架构设计是一门实践性极强的学问。通过理解理论基础、掌握核心策略,以及熟悉网络通信机制,你将能够更好地设计和优化分布式系统,提升系统的稳定性和性能。
请问什么是银弹
我们确实应该听从老布的真言,更加认真和热情地关注业务建模、领域工程、软件的需求分析和架构设计、软件重用与构件工程、软件项目管理等等当代国际先进的软件工程管理和技术领域,这些都是能给我们的现在和未来带来实际效益的、潜在的银弹!我的建议我发现,软件史上至少有两个著名的软件工程经典论断(一个是软件开发的瀑布模...
论述模糊洗衣机测控技术中布量和布质的判断原理?
1.先进的智能模糊控制技术 采用先进的智能模糊控制技术自动检测衣物重量、布质和洗涤状态,由电脑综合判断后显示投放洗衣粉的多少、水位高低、洗涤时间和洗涤方式等,以达到最佳洗涤效果。2.动态浸泡 通过波轮周期性的搅抖,即搅抖与浸泡相结合,使洗涤剂充分溶入水中,渗透到衣物纤维内部,大大提高了洗净...
40种恐龙的名字
40种恐龙的名字1,腕龙 腕龙是蜥脚下目的一属恐龙,生活于晚侏罗纪,它的名字是由古希腊文的“βραχιων”(前臂)及“σαυρος”(蜥蜴)结合而来,因它的前肢比起后肢大很多。腕龙是曾经生活在陆地上的最大的动物之一,亦是所有最有名的恐龙之一。2,异特龙 异特龙,又名跃龙...
住和科赛: 你如何有效地构建一个分布式企业架构?这是一个艰巨的,并且有点模糊的问题,类似于问别人你如何建立一个房子?答案取决于你要建什么样的住宅.同样,你如何决定构建你的分布式系统,将在很大程度上取决于可用的资源和业务需求....
江孜县19359998026: 分布式架构有什么特点 - ?
住和科赛: 优点: 1、线路压降小,动态较佳:靠近负载. 2、供电比较灵活,使用方便:单板或层架的工作电压可以独立设定. 3、减小各功能板相互串扰:有利于不同功能板(如数字板、模拟板、射 频板等)的相互隔离或单点接地处理. 4、故障隔离:某个单板或层架的供电故障不影响系统其它部分的工作. 5、较容易实现升级、维护及扩容. 在铁路领域,北京摩纳科技有限公司已形成了完备的24V和110V输入产品系列,可满足用户的大部分应用需求(包括机车和铁路信号).
江孜县19359998026: 如何成为真正的数据架构师 - ?
住和科赛: 1、为什么需要构建数据结构?1)数据标准不一致2)数据模型管理混乱3)深入的性能的问题无法解决4)SQL语句编写水平不高导致出现严重性能问题5)开发人员对执行计划收悉6)上线前缺乏审计7)相对复杂的数据处理能力欠缺8...
江孜县19359998026: 学习分布式系统需要怎样的知识 - ?
住和科赛: 1. 硬件&底层软件的失效与高可用性高性能的矛盾.硬盘,交换机,进程,甚至OS本身都有失败/崩溃的可能,在包含很多机器(比如>1000)的廉价(使用非企业级硬件)集群中,这个问题表现为“你的系统总有一部分处于故障状态,如何保证...
江孜县19359998026: 什么是分布式框架,结合例子来谈谈 - ?
住和科赛: 分布式系统架构简单的说是运行在多个处理器上的软件构架设计.1、分布式系统是建立在网络之上的软件系统.正是因为软件的特性,所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性.2、网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件(特别是操作系统),而不是硬件.内聚性是指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.3、架构,又名软件架构,是有关软件整体结构与组件的抽象描述,用于指导大型软件系统各个方面的设计.架构描述语言(ADL)用于描述软件的体系架构.
江孜县19359998026: asp.net三层架构详解 - ?
住和科赛: 为何使用三层架构?因为每一层都可以在仅仅更改很少量的代码后,就能放到物理上不同的服务器上使用,因此结构灵活而且性能更佳.32313133353236313431303231363533e59b9ee7ad9431333264663733此外,每层做些什么其它层是完...
江孜县19359998026: 简述分布式数据库的模式结构?
住和科赛: 分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的.是数据库技术与网络技术结合的产物.什么是分布式数据库:分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的.是数据库技术与网络技术结合的产物.分布式数据库系...
江孜县19359998026: 软件架构师需要掌握哪些知识? - ?
住和科赛: 架构师首先必须具有丰富的开发经验,是个技术主管.因为他必须清楚什么是可以实现的,实现的方式有哪些,相应的难度怎么样,实现出来的系统面对需求变化的适应性等一系列指标.另外,需...
江孜县19359998026: 什么是SOA架构? - ?
住和科赛: SOA本身就是一个组件模型,它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗复粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用.服务层是SOA的基础,可以直接被应用调用,从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性. SOA将能够帮助软件工程...
江孜县19359998026: 分布式计算机系统,大致原理,需要哪些知识? - ?
住和科赛: 第一次回答可获2分,答案被采纳可获得悬赏分和额外20分奖励.什么是分布式计算机系统 分布式计算机系统的特点:无主从区分;计算机之间交换信息;资源共享;相互协作完成一个共同任务 分布式计算机系统的功能:通信结构;网络操作系...