《分布式架構(gòu)》課件

《分布式架構(gòu)》ppt課件目錄分布式架構(gòu)概述分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)分布式計(jì)算模型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與解決方案CONTENTS01分布式架構(gòu)概述CHAPTER分布式架構(gòu)的定義分布式架構(gòu)是指將應(yīng)用程序的不同組件部署在不同的物理或虛擬節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)共同完成特定任務(wù)的一種架構(gòu)模式。它強(qiáng)調(diào)的是將應(yīng)用程序拆分成多個(gè)獨(dú)立的組件，每個(gè)組件可以獨(dú)立運(yùn)行在不同的節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換?？煽啃苑植际郊軜?gòu)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以備份和鏡像，這可以保證在節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，應(yīng)用程序可以繼續(xù)運(yùn)行。擴(kuò)展性分布式架構(gòu)可以方便地通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用程序的處理能力和存儲(chǔ)能力，以滿足不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。高可用性分布式架構(gòu)中的每個(gè)組件都可以獨(dú)立運(yùn)行在不同的節(jié)點(diǎn)上，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，其他節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)提供服務(wù)，保證應(yīng)用程序的高可用性。靈活性分布式架構(gòu)中的每個(gè)組件都可以獨(dú)立部署、升級(jí)和配置，這使得應(yīng)用程序的部署和維護(hù)更加靈活和方便。分布式架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)大規(guī)模互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用分布式架構(gòu)可以很好地滿足大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求，如電商、社交網(wǎng)絡(luò)、搜索引擎等。企業(yè)級(jí)應(yīng)用分布式架構(gòu)也可以應(yīng)用于企業(yè)級(jí)應(yīng)用中，如ERP、CRM、OA等系統(tǒng)。云計(jì)算平臺(tái)云計(jì)算平臺(tái)通常采用分布式架構(gòu)，以提供彈性的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。分布式架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景03020102分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)CHAPTER總結(jié)詞：概述詳細(xì)描述：分布式系統(tǒng)是由多個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連組成的系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)具有局部自治性，能夠自主執(zhí)行本地的操作和計(jì)算，同時(shí)遵循全局的統(tǒng)一操作規(guī)程。分布式系統(tǒng)具有透明性、可擴(kuò)展性和可靠性等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能計(jì)算、資源共享和協(xié)同工作。分布式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)總結(jié)詞：關(guān)鍵要素詳細(xì)描述：分布式系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行通信和協(xié)作，因此需要制定統(tǒng)一的通信協(xié)議，以確保節(jié)點(diǎn)之間的可靠通信。常見(jiàn)的通信協(xié)議包括TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議、RPC（遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用）協(xié)議等。這些協(xié)議定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?、?shù)據(jù)交換的規(guī)則以及錯(cuò)誤處理機(jī)制等。分布式系統(tǒng)的通信協(xié)議總結(jié)詞：核心問(wèn)題詳細(xì)描述：在分布式系統(tǒng)中，由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在數(shù)據(jù)復(fù)制和數(shù)據(jù)共享的需求，因此需要解決數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題。數(shù)據(jù)一致性是指各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)狀態(tài)保持一致，以便在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)恢復(fù)和保證系統(tǒng)的可靠性。常見(jiàn)的解決數(shù)據(jù)一致性的算法包括兩階段提交協(xié)議、三階段提交協(xié)議和分布式事務(wù)管理等。分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性總結(jié)詞：優(yōu)化手段詳細(xì)描述：負(fù)載均衡是分布式系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)載分配和任務(wù)分發(fā)，以提高系統(tǒng)的整體性能和資源利用率。負(fù)載均衡器可以根據(jù)任務(wù)的性質(zhì)、節(jié)點(diǎn)的性能以及系統(tǒng)的負(fù)載情況等因素，將任務(wù)分配到最適合的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能和效率。常見(jiàn)的負(fù)載均衡算法包括輪詢(xún)算法、隨機(jī)算法、最少連接算法等。分布式系統(tǒng)的負(fù)載均衡03分布式計(jì)算模型CHAPTERVSMapReduce是一種編程模型，用于處理和生成大數(shù)據(jù)集。它將大數(shù)據(jù)任務(wù)分解為多個(gè)小任務(wù)，并在集群中并行執(zhí)行，最后將結(jié)果匯總。詳細(xì)描述Map階段處理輸入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)拆分成小塊，并分配給不同的工作節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。Reduce階段將Map階段的結(jié)果進(jìn)行匯總，得到最終輸出。MapReduce模型具有高容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理?？偨Y(jié)詞MapReduce模型Flink模型Flink是一種流處理和批處理的分布式計(jì)算框架，具有高性能、低延遲和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)?？偨Y(jié)詞Flink模型支持事件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)處理，能夠處理無(wú)界和有界數(shù)據(jù)流。它提供了數(shù)據(jù)流編程模型，并支持多種數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)接收器。Flink模型還具有高度的容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性，能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。詳細(xì)描述Spark是一種大規(guī)模數(shù)據(jù)處理引擎，具有快速、通用和易用等特點(diǎn)。Spark模型采用彈性分布式數(shù)據(jù)集（RDD）作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持多種數(shù)據(jù)處理操作，包括轉(zhuǎn)換和動(dòng)作。它還支持SQL查詢(xún)、流處理和機(jī)器學(xué)習(xí)等應(yīng)用。Spark模型具有高效的內(nèi)存管理和并行計(jì)算能力，能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集?？偨Y(jié)詞詳細(xì)描述Spark模型總結(jié)詞Storm是一種分布式實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)，用于處理高速數(shù)據(jù)流。詳細(xì)描述Storm模型采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)描述數(shù)據(jù)流的處理邏輯，能夠?qū)崟r(shí)處理高速數(shù)據(jù)流并保證數(shù)據(jù)的一致性。它還提供了高可用性和容錯(cuò)性，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)分析場(chǎng)景。Storm模型04分布式數(shù)據(jù)庫(kù)CHAPTER分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是物理上分散在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，邏輯上屬于同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)透明性。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的定義與特點(diǎn)特點(diǎn)定義分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi)01基于數(shù)據(jù)模型的分類(lèi)：全局關(guān)系型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、全局對(duì)象型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、全局文件型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。02基于數(shù)據(jù)分片的分類(lèi)：水平分片、垂直分片、混合分片。03基于數(shù)據(jù)復(fù)制的分類(lèi)：主從復(fù)制、多主復(fù)制。客戶端-服務(wù)器架構(gòu)客戶端應(yīng)用程序通過(guò)統(tǒng)一的接口與服務(wù)器交互，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索。數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)邦架構(gòu)多個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)聯(lián)邦技術(shù)形成一個(gè)邏輯上的數(shù)據(jù)庫(kù)，客戶端應(yīng)用程序通過(guò)統(tǒng)一的接口訪問(wèn)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)架構(gòu)將多個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集成到一個(gè)中心倉(cāng)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和查詢(xún)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)查詢(xún)重寫(xiě)將復(fù)雜的跨節(jié)點(diǎn)查詢(xún)轉(zhuǎn)換為多個(gè)簡(jiǎn)單的本地查詢(xún)，減少通信開(kāi)銷(xiāo)。查詢(xún)路由根據(jù)查詢(xún)條件將查詢(xún)路由到相應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，提高查詢(xún)效率。數(shù)據(jù)分區(qū)將數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則分散存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上，提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)的局部性。數(shù)據(jù)復(fù)制通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)制提高數(shù)據(jù)的可用性和查詢(xún)性能。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)優(yōu)化05分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)CHAPTER定義分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)方式。特點(diǎn)可擴(kuò)展性強(qiáng)、高可用性、高性能、數(shù)據(jù)冗余與恢復(fù)等。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)冗余方式分類(lèi)：?jiǎn)胃北尽⒍喔北?、分布式副本。根?jù)數(shù)據(jù)一致性分類(lèi)：強(qiáng)一致性、最終一致性。根據(jù)數(shù)據(jù)分布方式分類(lèi)：哈希分布、目錄分片。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的分類(lèi)數(shù)據(jù)分片通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲(chǔ)和容錯(cuò)。數(shù)據(jù)復(fù)制數(shù)據(jù)路由數(shù)據(jù)一致性協(xié)議01020403保證數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一致性。將數(shù)據(jù)分成多個(gè)小塊，每個(gè)小塊存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上。根據(jù)一定的路由算法，確定數(shù)據(jù)請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)數(shù)據(jù)冗余通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲(chǔ)和容錯(cuò)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二數(shù)據(jù)恢復(fù)當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)副本進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余與恢復(fù)06分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與解決方案CHAPTER系統(tǒng)容錯(cuò)與恢復(fù)是分布式系統(tǒng)中的重要問(wèn)題，旨在確保系統(tǒng)在部分組件發(fā)生故障時(shí)仍能繼續(xù)提供服務(wù)?！?.故障檢測(cè)：快速準(zhǔn)確地檢測(cè)系統(tǒng)中的故障或異常是至關(guān)重要的?？梢允褂酶鞣N監(jiān)控工具和技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)的健康狀況。2.故障隔離：當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，應(yīng)盡快將其隔離，以防止故障擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng)?？梢允褂酶鞣N隔離技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)分區(qū)或服務(wù)降級(jí)。3.恢復(fù)策略：根據(jù)故障的性質(zhì)和影響，采取適當(dāng)?shù)幕謴?fù)策略。這可能包括重新啟動(dòng)故障組件、從備份中恢復(fù)數(shù)據(jù)或使用冗余資源來(lái)接管。系統(tǒng)容錯(cuò)與恢復(fù)數(shù)據(jù)一致性和復(fù)制是分布式系統(tǒng)中的核心問(wèn)題，旨在確保數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間保持一致?！?.數(shù)據(jù)分區(qū)：將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可用性。但這也帶來(lái)了數(shù)據(jù)一致性的挑戰(zhàn)。2.復(fù)制策略：通過(guò)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上復(fù)制數(shù)據(jù)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。有多種復(fù)制策略可用，如主從復(fù)制、多主復(fù)制和分布式復(fù)制。3.一致性協(xié)議：使用各種一致性協(xié)議，如Raft或Paxos，來(lái)確保數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間保持一致。這些協(xié)議定義了如何選舉主節(jié)點(diǎn)、如何處理故障轉(zhuǎn)移等。0102030405數(shù)據(jù)一致性與復(fù)制分布式系統(tǒng)的擴(kuò)展性與伸縮性是其關(guān)鍵特性之一，旨在支持隨著業(yè)務(wù)增長(zhǎng)而不斷擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模的能力?！?.水平擴(kuò)展：通過(guò)增加更多的節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)的處理能