单机、集群和分布式

目录

1.概述

2.单机服务器

单机版的服务器的性能，设计上的瓶颈？

3.集群

解决瓶颈1：

没有解决瓶颈2：

没有解决瓶颈3：

集群的优点？

集群的缺点？

4.分布式

分布式的优点？

分布式面临的问题

​编辑1、大系统的软件模块该怎么划分？

2、各模块之间该怎么访问？

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1.概述

集群：每一台服务器独立运行一个工程的所有模块。

分布式：一个工程拆分了很多模块，每一个模块独立部署运行在一个服务器主机上，所有服务器协同工 作共同提供服务，每一台服务器称作分布式的一个节点，根据节点的并发要求，对一个节点可以再做节 点模块集群部署。

以服务聊天器为例，来讲解单机，集群，分布式

2.单机服务器

我们把这个单机聊天服务器取名为server。
把用户管理，好友管理，群组管理，消息管理，后台管理等模块构成我们的聊天服务器。每个模块都包含了很多特定的业务。特定的业务：用户管理模块有用户登录，用户注册，用户注销，用户退出等功能业务。好友管理有添加好友，删除好友等功能业务。群组管理有添加群，创建群，解散群，群里踢人等功能业务。消息管理有离线消息，一对一的消息，群组消息等和功能业务。后台管理有广播消息，公告消息，活动消息等功能业务。这些功能业务都对应了一个或多个完成这些业务的相关的函数。

单机版的服务器的性能，设计上的瓶颈？

1、受限于硬件资源。因为我们只有一台服务器，聊天服务器所能承受的用户的并发量是有限的。假设我们使用32位linux操作系统做一个聊天服务器，给一个进程把资源开满，最多支持2万多人的在线。用户量上不去了。硬件资源不够，socket资源不够，客户端无法与服务器建立连接，不可能给更多的客户端提供服务。
2、任意模块的修改都会导致整个项目代码重新编译，部署。假设这个服务聊天器有5个模块，每个模块有几十上百个功能业务，这一套项目编译得花2个小时，部署得花3个小时。现在如果我们突然发现用户管理模块有个注销的业务里面有bug，但是改起来特别简单，就几行代码。但是这是一整套系统，得把整个项目的所有代码全部重新编译！这样又得花2个小时编译，运维部署3个小时！成本较大，耗时。理想状态是，某个模块的代码出问题了，修改后只把这个模块编译一下就行。
3、系统中有些模块是属于CPU密集型（计算量大的），有些模块是属于I/O密集型的（这些模块会接触输入输出，网络I/O），造成各模块对硬件资源的需求是不一样。 有些模块是CPU密集型的，这些模块应该部署在CPU资源非常好的机器上，有些模块是I/O密集型的，应该部署在内存大，带宽好的机器上，不需要太强的CPU资源。不同模块属于不同的密集型（CPU密集型、IO密集型等），对硬件的需求不一样，把它们都打包在一套机器上，只能综合所有模块，提出平衡的供给需求，没办法针对性部署硬件资源。

3.集群

前端需要一个负载均衡器，直接扩充机器数量。每一台服务器独立运行一个工程的所有模块。

解决瓶颈1：

我们扩充了硬件资源。在水平方向上直接扩充成3台机器。每个机器独立运行着一台聊天服务器程序。

没有解决瓶颈2：

但是每一台机器都还是独立运行着一套聊天服务器系统程序，现在对任意模块的修改，得把整套代码重新编译，因为模块根本没有分开去部署，都是在一个项目中部署，运行在一个服务器进程中。
编译一套代码，做多次部署。因为我们扩充成3台机器了！更加头疼

没有解决瓶颈3：

集群只是水平的去扩展了硬件的机器，每一台机器还是运行着一台独立的聊天服务器程序。假如server2出问题，不影响聊天，因为server1和server3还可以独立地提供聊天服务，因为是独立的服务器。

集群的优点？

1、操作简单，在一台机器上部署和在多台机器上部署的方式是一样的，再加一个负载均衡器就行。

性能提升了，用户的并发量提升了，因为水平扩充了硬件资源。

集群的缺点？

1、项目代码还是需要整体重新编译，而且需要进行多次部署。

2、并不是说机器多，并发量就上来，性能就高。像后台管理模块，这个模块使用的用户是不多的，能在聊天系统上发布公告，只有管理员，像学校的校长才能发布公告，而且后台管理员根本不需要高并发，但是把这个模块部署在3台服务器上，就太浪费了！，像这些不常用的模块只需要部署在一台机器上就好啦。

4.分布式

分布式：把这些管理模块抽出来，单独部署在不同的机器上。

从集群上看的话，server2挂掉，还有完整的聊天服务器系统server1,server3。

但是在下图的分布式上，对于红色圈，3台机器上分别运行着不同的模块，少了这3台机器的任意台，聊天系统就缺失了相应的业务了！所有机器共同构成一个聊天服务器系统。这就是分布式。

一个工程拆分了很多模块，每一个模块独立部署运行在一个服务器主机上，所有服务器协同工作共同提供服务，每一台服务器称作分布式的一个节点，根据节点的并发要求，对一个节点可以再做节点模块集群部署。

集群：每一台服务器都运行了一个独立的系统。

分布式：所有的机器共同构成了一套系统，一套系统被分成了不同的模块，不同的模块根据具体的需求被部署在不同的机器上。

分布式的优点？

解决瓶颈1
用户登录成功，为了支持登录的并发量，我们可以把分布式节点1集群，扩充机器来部署运维用户管理，消息管理。

比如说后台管理这个模块不需要高并发，一台机器足以！

甚至我觉得用户管理模块（登录，退出）需要更多的并发量，没有人整天加好友删好友，建群，解散群。登录，退出，聊天应该做的是最多的，我们可以在server2节点上再部署用户管理，消息管理这2个业务功能。
在server2中，当好友管理和群组管理无法使用完server2的网络I/O资源的时候，用户管理和消息管理可以再享受多余的server2的网络I/O资源提供给更多的客户端进行登录登出的聊天服务。

解决瓶颈2

2、因为分布式将模块从总体的进程中，拆分出来了，每一个模块编译成了独立部署，独立运行的一个小的服务，假设后台管理模块出问题，只需要将后台管理模块重新编译就行了，我只需要把server3这台机器的后台模块重新更新就可以了，其他模块不需要更新。

由此可知，模块拆分出来了，解决瓶颈3
3、把CPU密集型的模块部署在CPU资源好的机器上。把I/O密集型的模块部署在CPU不是很好的机器上。

解决集群缺点2
有的模块要求并发能力高，可以进行多机器集群部署。有的模块并发能力小，部署在一台机器就足以。

配置着高可用，容灾的主备服务器，不用担心就一套系统挂掉了怎么办。

分布式面临的问题

1、大系统的软件模块该怎么划分？

各模块可能实现大量重复的代码！
模块和模块之间的界线不清晰（有的模块里面的函数调动另一个模块的函数代码）。
处理不好，造成大量重复代码。而且你改你的，我改我的，重复的公共代码就出问题了，变成不可控制了。

2、各模块之间该怎么访问？

因为现在各模块可能运行不在一个机器上，或者不在一个进程上。

如果用户登录成功了，想展示好友列表，但是用户管理模块只负责用户的登录，退出，注册、修改密码等业务功能，它并不知道好友列表，负责管理好友的是好友管理模块。通过传入用户id，得出好友列表。在单机或者集群中，这些模块是运行在一个服务器进程当中，相当于自己调用自己。但是在分布式中，用户管理和好友管理部署在不同的进程中，用户管理进程如何调用另一个模块上的业务呢？

机器1上的模块怎么调用机器2上的模块的一个业务方法呢？（软件设计师通过经验来解决）
机器1上的一个模块进程1怎么调用机器1上的模块进程2里面的一个业务方法呢？

涉及网络传输，携带区分函数的标识，包括函数的参数，函数命名等一些数据，全部通过网络发送过来，另一台机器便知道有别的机器想要调用我的方法，将传递过来的参数等数据代入执行，执行之后将返回值通过网络返回。
通过网络！ 处理网络请求。网络是否有问题？如何告诉调用者网络的情况？

我们这个项目要做的就是把这些封装成一个分布式的通信框架，然后把这套框架给到用户，用户如果想要进行一个模块分布式的部署，在不同的分布式节点1，想要调用分布式节点2的代码，对于用户来说，他调用远程的方法就跟调用自己本机的方法一样简单方便，不用去关注一些具体的细节