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分布式系统最大的好处是实现企业应用服务层面的弹性扩展。
应用服务层面的弹性扩展是相对计算资源层面的弹性扩展而言的。一般公有云服务(IaaS)厂商都会提供计算资源层面的弹性扩展,比如可以很方便地增加或删除虚拟主机、提升或降低虚拟主机的性能配置等等。但是企业客户真正需要的是应用服务层面的弹性扩展,即随着业务量的涨落,后台应用服务的实例能动态变化,这是IaaS厂商还做不到的。比如,某移动互联网短视频分享应用,在晚间11点到凌晨1点是访问高峰,同时在线人数高达几十万,这时后台应用服务要扩张到数千个实例才能应付这么高并发的访问请求;过了高峰时段,后台应用服务可以收缩到几十个实例。有了分布式系统,就可以很方便地调度应用服务实例,从几十个到几百个甚至上千个,真正实现应用服务的弹性扩展。
分布式系统的设计理念
上面简单介绍了分布式系统的基本情况,下面详细阐述笔者理解的几个分布式系统设计理念:
分布式系统对服务器硬件要求很低,这一点主要现在如下两个方面:
对服务器硬件可靠性不做要求,允许服务器硬件发生故障,硬件的故障由软件来容错。所以分布式系统的高可靠性是由软件来保证;
对服务器的性能不做要求,不要求使用高频CPU、大容量内存、高能存储等等。因为分布式系统的性能瓶颈在于节点间通讯带来的网开销,单台服务器硬件性能再好,也要等待网络IO。
一般而言,互联网公司的大型数据中心都是选用大量廉价的PC服务器而不是用几台高性能服务器搭建分布式集群,以此来降低数据中心成本。比如,Google对于数据中心的成本控制做到了极致:所有服务器一律不要机箱;主板完全定制,只要最基本的组件,早期的定制主板连电源开关和USB接口都不要;在主板上加装隔离带把CPU单独隔出来,让冷风只吹CPU,不吹内存、硬盘等不需要降温的组件,最大限度降低冷却电力消耗。
分布式系统强调横向可扩展性
横向可扩展性(Scale Out)是指通过增加服务器数量来提升集群整体性能。纵向可扩展性(Scale Up)是指提升每台服务器性能进而提升集群整体性能。纵向可扩展性的上限非常明显,单台服务器的性能不可能无限提升,而且跟服务器性能相比,网络开销才是分布式系统最大的瓶颈。横向可扩展性的上限空间比较大,集群总能很方便地增加服务器。而且分布式系统会尽可能保证横向扩展带来集群整体性能的(准)线性提升。比如有10台服务器组成的集群,横向扩展为100台同样服务器的集群,那么整体分布式系统性能会提升为接近原来的10倍。
互联网公司的数据中心,一般一个分布式系统横向扩展的上限在万台服务器左右。Google数据中心的基本单元,CELL,由两万台左右服务器组成,每个CELL由一套分布式管理系统,BORG,统一管理,每个数据中心都由多个CELL组成。
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