《分布式架構》課件

《分布式架構》ppt課件目錄分布式架構概述分布式系統(tǒng)基礎分布式計算模型分布式數(shù)據(jù)庫分布式存儲系統(tǒng)分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與解決方案CONTENTS01分布式架構概述CHAPTER分布式架構的定義分布式架構是指將應用程序的不同組件部署在不同的物理或虛擬節(jié)點上，通過網(wǎng)絡進行通信和協(xié)作，以實現(xiàn)共同完成特定任務的一種架構模式。它強調的是將應用程序拆分成多個獨立的組件，每個組件可以獨立運行在不同的節(jié)點上，節(jié)點之間通過網(wǎng)絡進行通信和數(shù)據(jù)交換。可靠性分布式架構中的每個節(jié)點都可以備份和鏡像，這可以保證在節(jié)點故障時，數(shù)據(jù)不會丟失，應用程序可以繼續(xù)運行。擴展性分布式架構可以方便地通過增加節(jié)點來擴展應用程序的處理能力和存儲能力，以滿足不斷增長的業(yè)務需求。高可用性分布式架構中的每個組件都可以獨立運行在不同的節(jié)點上，如果某個節(jié)點出現(xiàn)故障，其他節(jié)點可以繼續(xù)提供服務，保證應用程序的高可用性。靈活性分布式架構中的每個組件都可以獨立部署、升級和配置，這使得應用程序的部署和維護更加靈活和方便。分布式架構的優(yōu)點大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應用分布式架構可以很好地滿足大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應用的需求，如電商、社交網(wǎng)絡、搜索引擎等。企業(yè)級應用分布式架構也可以應用于企業(yè)級應用中，如ERP、CRM、OA等系統(tǒng)。云計算平臺云計算平臺通常采用分布式架構，以提供彈性的計算和存儲能力。分布式架構的應用場景03020102分布式系統(tǒng)基礎CHAPTER總結詞：概述詳細描述：分布式系統(tǒng)是由多個獨立的計算機節(jié)點通過網(wǎng)絡互連組成的系統(tǒng)，各節(jié)點具有局部自治性，能夠自主執(zhí)行本地的操作和計算，同時遵循全局的統(tǒng)一操作規(guī)程。分布式系統(tǒng)具有透明性、可擴展性和可靠性等特點，能夠實現(xiàn)高性能計算、資源共享和協(xié)同工作。分布式系統(tǒng)的定義與特點總結詞：關鍵要素詳細描述：分布式系統(tǒng)的各個節(jié)點之間需要進行通信和協(xié)作，因此需要制定統(tǒng)一的通信協(xié)議，以確保節(jié)點之間的可靠通信。常見的通信協(xié)議包括TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議、RPC（遠程過程調用）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)則以及錯誤處理機制等。分布式系統(tǒng)的通信協(xié)議總結詞：核心問題詳細描述：在分布式系統(tǒng)中，由于各個節(jié)點之間存在數(shù)據(jù)復制和數(shù)據(jù)共享的需求，因此需要解決數(shù)據(jù)一致性的問題。數(shù)據(jù)一致性是指各個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)狀態(tài)保持一致，以便在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠進行正確的數(shù)據(jù)恢復和保證系統(tǒng)的可靠性。常見的解決數(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)議和分布式事務管理等。分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性總結詞：優(yōu)化手段詳細描述：負載均衡是分布式系統(tǒng)中的一項重要技術，用于實現(xiàn)各節(jié)點之間的負載分配和任務分發(fā)，以提高系統(tǒng)的整體性能和資源利用率。負載均衡器可以根據(jù)任務的性質、節(jié)點的性能以及系統(tǒng)的負載情況等因素，將任務分配到最適合的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)最優(yōu)的性能和效率。常見的負載均衡算法包括輪詢算法、隨機算法、最少連接算法等。分布式系統(tǒng)的負載均衡03分布式計算模型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)任務分解為多個小任務，并在集群中并行執(zhí)行，最后將結果匯總。詳細描述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)點進行處理。Reduce階段將Map階段的結果進行匯總，得到最終輸出。MapReduce模型具有高容錯性和可擴展性，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理?？偨Y詞MapReduce模型Flink模型Flink是一種流處理和批處理的分布式計算框架，具有高性能、低延遲和實時性等特點。總結詞Flink模型支持事件驅動的數(shù)據(jù)處理，能夠處理無界和有界數(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性和可擴展性，能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。詳細描述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。Spark模型采用彈性分布式數(shù)據(jù)集（RDD）作為基本數(shù)據(jù)結構，支持多種數(shù)據(jù)處理操作，包括轉換和動作。它還支持SQL查詢、流處理和機器學習等應用。Spark模型具有高效的內存管理和并行計算能力，能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集?？偨Y詞詳細描述Spark模型總結詞Storm是一種分布式實時計算系統(tǒng)，用于處理高速數(shù)據(jù)流。詳細描述Storm模型采用拓撲結構來描述數(shù)據(jù)流的處理邏輯，能夠實時處理高速數(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性，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和實時分析場景。Storm模型04分布式數(shù)據(jù)庫CHAPTER分布式數(shù)據(jù)庫是物理上分散在多個節(jié)點上，邏輯上屬于同一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分散存儲、數(shù)據(jù)獨立性、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)庫的定義與特點特點定義分布式數(shù)據(jù)庫的分類01基于數(shù)據(jù)模型的分類：全局關系型分布式數(shù)據(jù)庫、全局對象型分布式數(shù)據(jù)庫、全局文件型分布式數(shù)據(jù)庫。02基于數(shù)據(jù)分片的分類：水平分片、垂直分片、混合分片。03基于數(shù)據(jù)復制的分類：主從復制、多主復制?？蛻舳?服務器架構客戶端應用程序通過統(tǒng)一的接口與服務器交互，服務器負責數(shù)據(jù)的存儲和檢索。數(shù)據(jù)庫聯(lián)邦架構多個分布式數(shù)據(jù)庫通過聯(lián)邦技術形成一個邏輯上的數(shù)據(jù)庫，客戶端應用程序通過統(tǒng)一的接口訪問。數(shù)據(jù)倉庫架構將多個分布式數(shù)據(jù)庫集成到一個中心倉庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和查詢。分布式數(shù)據(jù)庫的架構查詢重寫將復雜的跨節(jié)點查詢轉換為多個簡單的本地查詢，減少通信開銷。查詢路由根據(jù)查詢條件將查詢路由到相應的數(shù)據(jù)節(jié)點，提高查詢效率。數(shù)據(jù)分區(qū)將數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則分散存儲在不同的節(jié)點上，提高數(shù)據(jù)訪問的局部性。數(shù)據(jù)復制通過數(shù)據(jù)復制提高數(shù)據(jù)的可用性和查詢性能。分布式數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化05分布式存儲系統(tǒng)CHAPTER定義分布式存儲系統(tǒng)是一種通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)存儲在多個物理節(jié)點上的存儲方式。特點可擴展性強、高可用性、高性能、數(shù)據(jù)冗余與恢復等。分布式存儲系統(tǒng)的定義與特點根據(jù)數(shù)據(jù)冗余方式分類：單副本、多副本、分布式副本。根據(jù)數(shù)據(jù)一致性分類：強一致性、最終一致性。根據(jù)數(shù)據(jù)分布方式分類：哈希分布、目錄分片。分布式存儲系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)分片通過數(shù)據(jù)復制技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲和容錯。數(shù)據(jù)復制數(shù)據(jù)路由數(shù)據(jù)一致性協(xié)議01020403保證數(shù)據(jù)在多個節(jié)點之間的一致性。將數(shù)據(jù)分成多個小塊，每個小塊存儲在不同的節(jié)點上。根據(jù)一定的路由算法，確定數(shù)據(jù)請求的轉發(fā)路徑。分布式存儲系統(tǒng)的架構數(shù)據(jù)冗余通過數(shù)據(jù)復制技術，將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲和容錯。要點一要點二數(shù)據(jù)恢復當某個節(jié)點發(fā)生故障時，通過其他節(jié)點上的數(shù)據(jù)副本進行數(shù)據(jù)恢復。分布式存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余與恢復06分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與解決方案CHAPTER系統(tǒng)容錯與恢復是分布式系統(tǒng)中的重要問題，旨在確保系統(tǒng)在部分組件發(fā)生故障時仍能繼續(xù)提供服務?！?.故障檢測：快速準確地檢測系統(tǒng)中的故障或異常是至關重要的?？梢允褂酶鞣N監(jiān)控工具和技術來實時跟蹤系統(tǒng)的健康狀況。2.故障隔離：當檢測到故障時，應盡快將其隔離，以防止故障擴散到整個系統(tǒng)?？梢允褂酶鞣N隔離技術，如網(wǎng)絡分區(qū)或服務降級。3.恢復策略：根據(jù)故障的性質和影響，采取適當?shù)幕謴筒呗?。這可能包括重新啟動故障組件、從備份中恢復數(shù)據(jù)或使用冗余資源來接管。系統(tǒng)容錯與恢復數(shù)據(jù)一致性和復制是分布式系統(tǒng)中的核心問題，旨在確保數(shù)據(jù)在多個節(jié)點之間保持一致?！?.數(shù)據(jù)分區(qū)：將數(shù)據(jù)分散到多個節(jié)點上，以提高系統(tǒng)的可擴展性和可用性。但這也帶來了數(shù)據(jù)一致性的挑戰(zhàn)。2.復制策略：通過在多個節(jié)點上復制數(shù)據(jù)來提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。有多種復制策略可用，如主從復制、多主復制和分布式復制。3.一致性協(xié)議：使用各種一致性協(xié)議，如Raft或Paxos，來確保數(shù)據(jù)在多個節(jié)點之間保持一致。這些協(xié)議定義了如何選舉主節(jié)點、如何處理故障轉移等。0102030405數(shù)據(jù)一致性與復制分布式系統(tǒng)的擴展性與伸縮性是其關鍵特性之一，旨在支持隨著業(yè)務增長而不斷擴大系統(tǒng)規(guī)模的能力?！?.水平擴展：通過增加更多的節(jié)點來擴展系統(tǒng)的處理能