分布式系统

分布式系统拥有多种通用的物理和逻辑资源，可以动态的分配任务，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换。

加州大学伯克利分校的Eric Brewer教授在ACM PODC会议上提出CAP猜想。Brewer认为在设计一个大规模的分布式系统时会遇到三个特性：一致性（consistency）、可用性（Availability）、分区容错（partition-tolerance），而一个分布式系统最多只能满足其中的2项。2年后，麻省理工学院的Seth Gilbert和Nancy Lynch从理论上证明了CAP。之后，CAP理论正式成为分布式计算领域的公认定理。

本博文主要参考资料：

• 《分布式系统概念与设计》
• “分布式系统 MIT”课程
• 对于靠前的内容主要学习概念，靠后的内容关注具体技术

分布式系统的重要理念

• 并行
• 容错
• 解决物理问题
• 解决安全问题

分布式系统的主要挑战

• 异构型：计算机和网络存在异构型
• 开放性：系统组件的关键接口是否开放
• 安全性：系统内信息的机密性、完整性和可用性
• 可伸缩性：能够面对不同规模高效运转
• 故障处理：故障检测、容错、故障恢复等
• 并发性：要在并发环境中保证操作正确
• 透明性：对用户和应用程序员屏蔽分布式系统组件的分离性
• 服务质量：保证可靠性、安全、性能等

分布式体系结构

• 通信实体：对象、组件、web服务
• 通信泛型：进程间通信、远程调用（RPC）、间接通信

进程间通信

进程间通信基于传输层TCP和UDP协议，体现为套接字、消息传递、组播、覆盖网络等内容。其中组播指发送方将IP数据包传送给组成组播组的一组计算机；覆盖网络的概念指在已有网络的基础上构造不同的虚拟网络，对应特定的分布式应用。

远程调用

远程调用，是进程间函数的相互调用，是进程间通信 IPC（Inter-Process Communication）的一种方式。通过远程调用，一个进程可以看到其他进程的函数、方法等。从这一角度，根据进程是否部署在同一台机器上，远程调用可以分为如下两类：本地过程调用（Local Procedure Call，LPC），是指运行在同一台机器上的进程之间的互相通信，即在多进程操作系统中，运行的不同进程之间可以通过 LPC进行函数调用。远程过程调用（Remote Procedure Call，RPC），是指不同机器中运行的进程之间的相互通信，某一机器上运行的进程在不知道底层通信细节的情况下，就像访问本地服务一样，去调用远程机器上的服务。

最基础的请求-应答协议基于套接字实现，两种常用的远程调用机制为远程过程调用 RPC(Remote Procedure Call) ；以及远程方法调用 RMI(Remote Method Invocation)。

请求-应答协议

远程过程调用 RPC

RPC 就是调用方采用参数传递的方式，通过调用本机器上的一个函数或方法，去执行远程机器上的函数或方法（可以统称为服务），并返回结果。在整个过程中，RPC 会隐藏具体的通信细节。

注意HTTP通讯就是RPC的一个实例，后端服务器之间可以直接采用HTTP协议进行通讯，但是定制RPC可以设计更加符合应用场景的高效通讯方式。

远程方法调用 RMI

与 RPC的区别：RMI支持对象应用作为参数传递。远程一旦接收对象引用，就能够使用远程调用方法访问该对象，而不是通过网络传输对象。

间接通信

中间件

分布式文件系统

名字服务

时间和全局状态

协调和协定

事务和并发控制

关键词

• 微服务
• 集群
• RPC