分布式系統閱讀筆記（一）-----分布式系統的特徵

標籤：分布式   作業系統   結構   網路   架構   

1）引言

從今天開始，我將會開始學習分布式系統的一些理論知識，全方面的重新學習分布式的各個技術點，所以選用了原版本的英文教材<<Dstributed Sysytems Concepts And Design>>作為學習的資源。在期間，我會沒讀完一章，及時的做一些閱讀的筆記，1個是怕自己忘了，還有一個是把知識分享給大家，這也是我首次閱讀全英文的書籍，還是挺吃力的，希望能堅持把長達1000頁的書籍學習完把。

2）分布式系統的介紹

分布式系統是通過網路連接各個電腦，通過訊息通訊的方式實現溝通。有下面3個主要特徵

1.並發性，當你在使用你的電腦做你的事情時，別人也在用他的電腦做他的事。

2.沒有全域的時鐘的概念，很顯然，不同地區的時區的時間是不一樣。

3.失敗的獨立性，當你的電腦崩潰的時候，他只會影響到你自己，其他節點上的電腦還是會繼續啟動並執行。

3）分布式系統的例子

1.Web搜尋，比如米在Google上搜尋學校，Google就會在數千個節點中所存放的圖片，文字中去尋找相應的資料，最終呈現在你的面前，在這裡面需要數千個電腦節點的支援，這些節點分布式於事件各地，裡面存放了大致PB,TB層級的資源。

2.線上遊戲。線上遊戲主要考慮的一個問題是遊戲的並發處理能力，但你的只有1000名的時候，系統也許運作非常正常，但是當你的系統的使用者規模擴大到100W的時候，你的系統還能承受的了嘛，也許這個時候你的系統結構得進行調整了,還是C-S結構， Or Point-To-Point點對對的方式？

3.金融貿易系統。金融貿易系統也是一個非常典型的分布式系統運作的例子。裡面展現各個資源的資訊，以及價格的波動於變化，所有他對於1個因素是非常看重的，那就是real-time(即時性)，所有像這類系統，在設計之初就做全方面的考慮。

4）分布式系統的趨勢

1.將會成為普遍的網路技術。分布式系統將會在現代的網路中越來越普遍，龐大的網際網路本身就可以看做是一個分布式的系統

2.分布式系統對於移動計算的支援。你可以用你的手提電腦，又或者是你的手機，通過網路可以隨時控制家中的洗衣機洗衣服，也可以在辦公室即時查閱室內的溫度，前提是只要你接入了網。

3.分布式多媒體系統。隨著分布式系統的發展，也越來越支援多媒體的服務，可以在分布式系統中存放多種類型的多媒體資訊，圖片，文字，視頻，音頻等，並通過網路的方式在展示給使用者。

4.分布式的計算將會成為一個公用的服務。其實這就是我們老是提到的Cloud Computing(雲端運算)，可以把分布式系統中的資源當成一種服務賣給第三方，可以物理上的服務，比如IAAS基礎設施的服務，可以上層的SaaS軟體服務,無須使用者去關心內部的細節。

5）資源共用

在分布式系統中，一個很重要的概念就是Resource Sharing，資源共用，正是因為資源的共用性，才方便了人們的操作，比如上面的一個檔案，你可以去閱讀，人家也可以閱讀。

6）分布式所面臨的挑戰和困難

1.異構的環境。至少下面的這些東西可能會不一樣，網路，硬體資源，作業系統，程式語言，還有不同的開發人員，目前針對於此的辦法是中介軟體的解決辦法，比如比較早的CORBA架構，還有1寫中介軟體java RMI，但是只是支援java一種語言的，還有一種辦法是mobile code的方法，這是什麼意思呢，字面意思是可移動性的代碼，就是你的代碼在你自己的機子上面編寫，但是最終我會讓他運行在其他的機子上，一個很好的例子就是java語言，他通過運行jvm上就解決了作業系統不一樣的問題。

2.開放性的問題。分布式系統的開發性一直不是特別好，一個關鍵的因素是介面的公開性，只有介面的公開才能讓更多的開發人員去擴充這個分布式系統。介面的公開意味要進行統一的規範的聲明，因為 要考慮到他的異構的環境。

3.安全問題。安全問題在分布式系統中來說，主要針對的是資源來說的，當然常見的操作就是加密操作了，或者你乾脆不開放你的系統，只給內部人員使用，但是有2個問題還是很難解決的：

(1).Dos拒絕服務的攻擊，如果你辦公室的人因為某種原因佔著資源不放，你要怎麼辦。

(2).移動程式的安全攻擊，英文原稱是Security Of mobile code,一個常見的例子是你早上收到了一封電子郵件，當你毫無戒備心開啟它的時候，其實這時候你運行了一個惡意的程式，你的電腦就被attack了。

4.擴充性。在分布式系統中，擴充性一直是一個非常頭大的東西，但你的使用者群數量成倍增長的時候，你要考慮用各種手段去改善你的系統了，不過你要要率下面幾個因素:

(1).控制實體資源的開銷，意味的增加機子不是一個永恒的解決辦法，至少開銷這塊你花不起。

(2).控制資料的流失，當你的系統進行擴增的情況下，不能讓原先的資料發生loss的操作

(3).防止軟體的資源被耗盡，比如說IP地址的數量，32位的ip地址越來越不能滿足我們生活的需要了。

(4).避免系統出現效能瓶頸。

5.出錯處理。一個好的分布式系統應當有個好的容錯機制。下面是幾個措施

(1).檢測出錯，以便系統的下一步處理，常用方法，checksum校正和機制

(2).掩蓋錯誤，當錯誤來到的時候，重新嘗試一次，或者當檔案中資料寫向磁碟中多個副本，當一個出錯的時候，沒關係還能保證其他的副本中的資料時正確的。

6.並發性。在高並發的情況下，保證資料的有序性，不會錯誤，用的比較多的方案是資訊號機制。

7.操作透明性。分布式系統使用起來要像使用自己本地主要一樣。

8.Qos服務品質。一個好的服務品質是對於分布式服務的一個基本要求。考察服務品質的2個因素是實用性和安全性。

參考文獻:<<Distributed Sysytems Concepts And Design>>原版第五版，author：George Coulouris，Jean Dollimore, Tim Kindberg,Gordon Blair

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