什么是分布式系統

本篇屬于《分布式系統學習》系列

教材：《分布式系統：概念與設計》

新手上路，按我的一貫作風，第一遍基本是總結書上的東西，對于小白來說，看書還不如看我的讀書筆記。所以本系列適用于跟我一樣的小白。

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文章目錄

什么是分布式系統

并發

缺乏全局時鐘

獨立故障性

分布式系統的未來

泛在聯網和現代互聯網

移動和無處不在的計算

分布式多媒體需求

挑戰

異構性

開放性

安全性

可伸縮性

故障處理

什么是分布式系統

分布式系統是其組件分布在連網的計算機上" 組件之間通過傳遞消息進行通信和動作協調的系統。該定義引出了分布式系統的下列重要特征：

組件的并發性 缺乏全局時鐘 組件故障的獨立性

1

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說些常見的栗子就明白了，概念不要狹窄了：web搜索、多人在線游戲、金融交易系統等。

并發

在一個計算機網絡中執行并發程序是常見的行為，用戶可以在各自的計算機上工作在必要時共享諸如web頁面或文件之類的資源。系統處理共享資源的能力會隨著網絡資源（例如" 計算機）的增加而提高。

缺乏全局時鐘

在程序需要協作時，它們通過交換消息來協調它們的動作。密切的協作通常取決于對程序動作發生的時間的共識。但是，事實證明，網絡上的計算機與時鐘同步所達到的準確性是有限的，即沒有一個正確時間的全局概念。這是通信僅僅是通過網絡發送消息這個事實帶來的直接結果。

獨立故障性

所有的計算機系統都可能出故障，一般由系統設計者負責為可能的故障設計結果。分布式系統可能以新的方式出現故障。網絡故障導致網上互連的計算機的隔離，但這并不意味著它們停止運行，事實上，計算機上的程序不能夠檢測到網絡是出現故障還是網絡運行得比通常慢。類似的，計算機的故障或系統中程序的異常終止（崩潰） 并不能馬上使與它通信的其他組件了解。系統的每個組件會單獨地出現故障，而其他組件還在運行。

分布式系統的未來

分布式系統正在經歷巨大的變化，這可追溯到一系列有影響力的趨勢：

出現了泛在聯網技術

出現了無處不在計算，它伴隨著分布式系統中支持用戶移動性的意愿

對多媒體設備的需求增加

把分布式系統作為一個設施

泛在聯網和現代互聯網

現代互聯網是一個巨大的由多種類型計算機網絡互連的集合，網絡的類型一直在增加，現在包括多種多樣的無線通信技術，如WiFi、藍牙、和第三代移動電話網絡。最終結果是聯網已成為一個泛在的資源，設備可以在任何時間，任何地方被連接（如果愿意）

移動和無處不在的計算

設備小型化和無線網絡方面的技術進步已經逐步使得小型和便攜式計算設備集成到分布式系統中。

這些設備包括：

筆記本電腦

手持設備，包括移動電話、智能電話、設備傳呼機等

可穿戴設備

嵌入式設備等

這些設備大多數具有可攜帶性，再加上它們可以在不同地方方便地連接到網絡的能力，使得移動計算成為可能。

移動計算是指用戶在移動或訪問某個非常規環境時執行計算任務的性能。在移動計算中，遠離其本地的企業內部網（指工作環境或其住處的企業內部網）的用戶也能通過他們攜帶的設備訪問資源，他們能繼續訪問互聯網，繼續訪問在他們本地內部企業網上的資源。

為用戶在其移動時提供資源（如打印機）或方便地利用附近的銷售點的情形也在不斷增加。后者也稱為位置感知或上下文感知的計算。

移動性為分布式系統引入了一系列的挑戰，包括需要處理變化的連接甚至斷連需要在

設備移動時維持操作。

分布式多媒體需求

另一個重要的趨勢是在分布式系統中支持多媒體服務的需求。

多媒體支持可以定義為以集成的方式支持多種媒體類型的能力。人們可以期望分布式多媒體系統支持離散類型媒體（如圖片或正文消息）的存儲、傳輸和展示。

分布式多媒體系統應該能對連續類型媒體（如音頻和視頻）完成相同的功能，即它應該能存儲和定位音頻或視頻文件，并通過網絡傳輸它們。

挑戰

異構性

互聯網使得用戶能在大量異構計算機和網絡上訪問服務和運行應用程序。下面這些均存在異構性（即存在多樣性和差別）：

網絡 計算機硬件 操作系統 編程語言 由不同開發者完成的軟件實現

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4

5

開放性

計算機系統的開放性是決定系統能否以不同的方式被擴展和重新實現的特征。分布式系統的開放性主要取決于新的資源共享服務能被增加和供多種客戶程序使用的程度。

除非軟件開發者能獲得系統組件的關鍵軟件接口的規約和文檔，否則無法實現開放性。一句話，發布關鍵接口。這個過程類似接口的標準化，但它經常避開官方的標準化過程，官方的標準化過程通常煩瑣且進度緩慢。

然而，發布接口僅是分布式系統增加和擴展服務的起點。設計者所面臨的挑戰是解決由不同人構造的由許多組件組成的分布式系統的復雜性。

安全性

分布式系統中維護和使用的眾多信息資源對用戶具有很高的內在價值，因此它們的安全相當重要。

可伸縮性

分布式系統可在不同的規模（從小型企業內部網到互聯網）下有效且高效地運轉。如果資源數量和用戶數量激增，系統仍能保持其有效性，那么該系統就稱為可伸縮的。

故障處理

分布式系統的故障是部分的，也就是說，有些組件出了故障而有些組件運行正常。因此故障的處理相當困難。

等等

分布式 網絡

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