集中式架构和分布式架构的特点

1.集中式架构的特点

所谓的集中式系统就是由一台或多台主计算机组成的中心节点,数据集中存储于这个中心节点中,并且整个系统的所有业务单元都集中部署在这个中心节点上,系统的所有功能均由其集中处理。也就是说,在集中式系统中,每个终端或客户端机器仅仅负责数据的录入和输出,而数据的存储与控制处理完全交由主机来完成。

集中式系统最大的特点就是部署结构简单。由于集中式系统往往基于底层性能卓越的大型主机,因此无须考虑如何对服务进行多个节点的部署,也就不用考虑多个节点之间的分布式协作问题。

2.分布式架构的特点

在《分布式系统概念与设计》一书中,对分布式系统做了如下定义:

分布式系统是一个硬件或软件组件分布在不同的网络计算机上,彼此之间仅仅通过消息传递进行通信和协调的系统。

上面这个简单的定义涵盖了几乎所有有效地部署了网络化计算机的系统。严格来说,同一个分布式系统中的计算机在空间部署上是可以随意分布的,这些计算机可能被放在不同的机柜上,也可能在不同的机房中,甚至分布在不同的城市。

3.分布式架构的特征

(1)分布性

分布式系统中的多台计算机都会在空间上随意分布,同时,机器的分布情况也会随时变动。

(2)对等性

分布式系统中的计算机没有主/从之分,既没有控制整个系统的主机,也没有被控制的从机,组成分布式系统的所有计算机节点都是对等的。副本(Replica)是分布式系统最常见的概念之一,指的是分布式系统对数据和服务提供的一种冗余方式。在常见的分布式系统中,为了对外提供高可用的服务,我们往往会对数据和服务进行副本处理。数据副本是指在不同的节点上持久化同一份数据,当某一个节点上存储的数据丢失时,可以从副本上读取该数据,这是解决分布式系统数据丢失问题最为有效的手段。另一类副本是服务副本,指多个节点提供同样的服务,当每个节点都有能力接收来自外部的请求并进行相应的处理。

(3)并发性

在“问题的提出”部分,我们已经提到的与“更新的并发行”相关的内容。在一个计算机网络中,程序运行过程中的并发性操作,是非常常见的行为,例如同一个分布式系统中的多个节点,可能会并发地操作一些共享的资源,诸如数据库或分布式存储等,如何准确并高效地协调分布式并发操作也成为了分布式系统架构与设计中最大的挑战之一。

(4)缺乏全局时钟

在上面的讲解中,我们已经了解到,一个典型的分布式系统是由一系列在空间上随意分布的多个进程组成的,具有明显的分布性,这些进程之间通过交换消息来进行相互通信。因此,在分布式系统中,很难定义两个事件究竟谁先谁后,原因就是因为分布式系统缺乏一个全局的时钟序列控制。关于分布式系统的时钟和事件顺序,在Leslie Lamport的经典论文 Time,Clocks,and the Ordering of Events in a Distributed System中已经做了非常深刻的讲解。

(5)故障总是会发生

组成分布式系统的所有计算机,都有可能发生任何形式的故障。一个被大量工程实践所检验过的黄金定理是:任何在设计阶段考虑到的异常情况,一定会在系统实际运行时发生,并且,在系统实际运行过程中还会遇到很多在设计时未能考虑到的异常故障。所以,除非需求指标允许,在系统设计时不能放过任何异常情况。

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