今天談下幾個(gè)關(guān)鍵概念的區(qū)別。這幾個(gè)是當(dāng)前在構(gòu)建滿(mǎn)足海量大并發(fā)下的高可用架構(gòu)下都經(jīng)常會(huì)遇到的一些關(guān)鍵概念。
集群和分布式區(qū)別和聯(lián)系
首先談下集群和分布式，這兩個(gè)概念是最容易混淆的。先看下網(wǎng)上關(guān)于這兩個(gè)概念的一個(gè)基礎(chǔ)解釋如下：
對(duì)于集群是當(dāng)單節(jié)點(diǎn)性能不足的時(shí)候，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)組合起來(lái)共同滿(mǎn)足外部的業(yè)務(wù)需求。而對(duì)于分布式則是將單個(gè)節(jié)點(diǎn)性能不做的時(shí)候，將業(yè)務(wù)需求分解為多個(gè)子業(yè)務(wù)，然后將各個(gè)子業(yè)務(wù)分別部署到不同的節(jié)點(diǎn)。
集群一般還會(huì)強(qiáng)調(diào)在多臺(tái)服務(wù)器位置集中,并且容易統(tǒng)一管理;而分布式?jīng)]有具體要求,不論放置在哪個(gè)位置,只要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)就行。
在看知乎上有一個(gè)形象的比喻如下：
小飯店原來(lái)只有一個(gè)廚師，切菜洗菜備料炒菜全干。后來(lái)客人多了，廚房一個(gè)廚師忙不過(guò)來(lái)，又請(qǐng)了個(gè)廚師，兩個(gè)廚師都能炒一樣的菜，這兩個(gè)廚師的關(guān)系是集群。為了讓廚師專(zhuān)心炒菜，把菜做到極致，又請(qǐng)了個(gè)配菜師負(fù)責(zé)切菜，備菜，備料，廚師和配菜師的關(guān)系是分布式，一個(gè)配菜師也忙不過(guò)來(lái)了，又請(qǐng)了個(gè)配菜師，兩個(gè)配菜師關(guān)系是集群。
而實(shí)際你會(huì)看到當(dāng)前在業(yè)務(wù)需求的滿(mǎn)足中往往同時(shí)存在兩種方式，既既需要考慮業(yè)務(wù)需求本身的分解，同時(shí)又需要考慮分解完的子業(yè)務(wù)也要提供多個(gè)節(jié)點(diǎn)組合成集群來(lái)提供能力。因此你會(huì)看到另外一個(gè)說(shuō)法，即分布式集群的概念。
分布式集群既體現(xiàn)了業(yè)務(wù)需求額拆分，又體現(xiàn)了單個(gè)子業(yè)務(wù)滿(mǎn)足時(shí)候多節(jié)點(diǎn)組合。
不論是HA還是Cluster都可以理解為集群，但是對(duì)于HA架構(gòu)往往存在兩種場(chǎng)景，一種就是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是雙活同時(shí)提供能力，還是主備模式一個(gè)節(jié)點(diǎn)僅僅是備用不提供能力。如果都提供能力那么HA也是一種最簡(jiǎn)單的集群。
集群本身有一個(gè)關(guān)鍵能力，即多節(jié)點(diǎn)冗余后增加了可靠性，不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法使用。在分布式架構(gòu)下，當(dāng)節(jié)點(diǎn)分布式后，對(duì)于子業(yè)務(wù)滿(mǎn)足的節(jié)點(diǎn)仍然需要考慮HA或集群架構(gòu)來(lái)確保高可用性。
而對(duì)于分布式，除了通過(guò)大任務(wù)拆分來(lái)解決性能問(wèn)題外，另外一個(gè)關(guān)鍵好處就是各個(gè)子業(yè)務(wù)服務(wù)滿(mǎn)足上實(shí)現(xiàn)了解耦和高度自治，即不會(huì)因?yàn)樽訕I(yè)務(wù)A的故障導(dǎo)致子業(yè)務(wù)B也受到影響，提供兩個(gè)子業(yè)務(wù)的資源本身實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的拆分和隔離。
數(shù)據(jù)持久化和存儲(chǔ)
對(duì)于集群架構(gòu)一般都會(huì)采用集中化存儲(chǔ)來(lái)解決數(shù)據(jù)持久化問(wèn)題，同時(shí)集中化存儲(chǔ)也方便進(jìn)行相關(guān)的事務(wù)管理，確保數(shù)據(jù)一致性。
在分布式架構(gòu)中，特別是在類(lèi)似數(shù)據(jù)庫(kù)，緩存等分布式架構(gòu)中，數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)本身也是分布式的。與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的分布式。每個(gè)分布式的單元既包括計(jì)算能力也包括本地的存儲(chǔ)能力。
因此在數(shù)據(jù)或持久化存儲(chǔ)分布式后，帶來(lái)關(guān)鍵的分布式事務(wù)問(wèn)題需要解決。同時(shí)帶來(lái)大家熟知的CAP定理，如何在確保高可用性和高一致性?xún)烧咧g進(jìn)行權(quán)衡。
所以簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)從應(yīng)用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，后期的運(yùn)維治理復(fù)雜度來(lái)說(shuō)，集群都是相當(dāng)更加兼容和容易實(shí)現(xiàn)的方案。能夠集群解決的盡量集群解決，不要一味地去追求分布式。
集群和負(fù)載均衡
對(duì)于集群和負(fù)載均衡也是會(huì)經(jīng)常混用的概念。負(fù)載均衡簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)僅僅是實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求的路由分發(fā)功能，對(duì)于集群來(lái)說(shuō)會(huì)暴露一個(gè)對(duì)外集群地址，自然具備負(fù)載均衡能力。當(dāng)前談的負(fù)載均衡既可以是類(lèi)似Haproxy或Nginix實(shí)現(xiàn)的軟負(fù)載均衡，也可以是類(lèi)似F5，Array等設(shè)備實(shí)現(xiàn)的硬件負(fù)載均衡。
集群具備負(fù)載均衡能力，但是負(fù)載均衡一般不具備集群的所有能力。
集群除了負(fù)載均衡還必須具備對(duì)集群內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)的管理能力，狀態(tài)監(jiān)控，狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的一致性維護(hù)等能力。類(lèi)似程序部署，心跳狀態(tài)檢查，配置信息分發(fā)，分布式事務(wù)協(xié)調(diào)等都屬于集群管理節(jié)點(diǎn)需要具備的能力。當(dāng)前可以看到類(lèi)似etcd，zookeeper等都是常用的分布式集群的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
中心化和去中心化
首先還是要解釋下中心化和去中心化的概念。
還是接著前面的業(yè)務(wù)需求A和IT系統(tǒng)服務(wù)能力提供這個(gè)場(chǎng)景，集群和分布式都是在考慮能力提供B如何去滿(mǎn)足A的問(wèn)題。
那么現(xiàn)在還有業(yè)務(wù)需求B，業(yè)務(wù)需求C等其它需求。業(yè)務(wù)需求A，B，C之間是需要相互打交道和協(xié)同的。這個(gè)時(shí)候協(xié)同就存在兩個(gè)方式。
對(duì)于場(chǎng)景一即是中心化架構(gòu)，場(chǎng)景二即是去中心化架構(gòu)。因此對(duì)于一個(gè)架構(gòu)是中心化和去中心化是針對(duì)ABC之間的協(xié)同來(lái)說(shuō)。而不是針對(duì)業(yè)務(wù)需求和能力提供之間來(lái)說(shuō)的。
典型的例子如微服務(wù)里面的服務(wù)注冊(cè)中心。
一般會(huì)說(shuō)是一個(gè)去中心化的架構(gòu)，也就是微服務(wù)A和微服務(wù)B之間的調(diào)用，這個(gè)消息流不需要通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心，而是A和B之間直接完成的，那么在這種情況下即使服務(wù)注冊(cè)中心宕機(jī)也對(duì)接口調(diào)用和訪問(wèn)沒(méi)有影響。
而對(duì)于傳統(tǒng)ESB這種代理模式即典型的中心化架構(gòu)，所有的請(qǐng)求流都需要通過(guò)ESB總線管道，那么當(dāng)ESB總線出現(xiàn)宕機(jī)的時(shí)候所有請(qǐng)求都無(wú)法訪問(wèn)。
那么去中心化架構(gòu)是否徹底去中心化？
在去中心化架構(gòu)中，對(duì)于注冊(cè)中心來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)分布式集群，因?yàn)榉?wù)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)仍然需要有一個(gè)統(tǒng)一的管控點(diǎn)，這個(gè)管控能力還是需要在注冊(cè)中心這個(gè)分布式集群實(shí)現(xiàn)。只是去中心化架構(gòu)中進(jìn)一步將控制流和數(shù)據(jù)流分離。
對(duì)于控制流量能力仍然在注冊(cè)中心，采用傳統(tǒng)分布式或集群方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于數(shù)據(jù)流則是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訪問(wèn)，徹底的去中心化，不需要再通過(guò)中心化節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)和代理。
在去中心化架構(gòu)下有兩個(gè)關(guān)鍵好處。
其一是所有的數(shù)據(jù)流都不通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)，那么自然訪問(wèn)性能更好。其二就是不會(huì)因?yàn)橹行墓?jié)點(diǎn)的服務(wù)器故障導(dǎo)致ABC之間相互無(wú)法訪問(wèn)。
但是去中心化架構(gòu)本身也帶來(lái)問(wèn)題，即ABC之間由于是直接訪問(wèn)，那么相當(dāng)來(lái)說(shuō)都是可見(jiàn)可訪問(wèn)的，對(duì)于傳統(tǒng)ESB里面最重要的一個(gè)服務(wù)代理和位置透明特點(diǎn)沒(méi)有了。其次就是由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訪問(wèn)導(dǎo)致了數(shù)據(jù)流不通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)，那么很多類(lèi)似安全，日志，流控等原來(lái)通過(guò)消息流攔截很容易實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容現(xiàn)在不容易實(shí)現(xiàn)。
而在去中心化架構(gòu)演進(jìn)過(guò)程中。出現(xiàn)了一個(gè)新變化即ServiceMesh服務(wù)網(wǎng)格思路，將相關(guān)管控能力以邊車(chē)Sidecar或Agent代理組件的方式進(jìn)一步下沉和部署到各個(gè)微服務(wù)模塊中。這樣就能將管控類(lèi)問(wèn)題得到很好的解決。
但是代理類(lèi)和位置透明仍然無(wú)法解決，而這個(gè)能力可以轉(zhuǎn)移到類(lèi)似Nginix組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
兩隊(duì)概念之間的關(guān)系和聯(lián)系
去中心化架構(gòu)針對(duì)的是ABC業(yè)務(wù)需求之間的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，體現(xiàn)的是控制流和數(shù)據(jù)流分離，但是控制流仍然需要通過(guò)服務(wù)組件來(lái)提供，這個(gè)服務(wù)組件的部署仍然需要采用集群模式并結(jié)合分布式來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用。
對(duì)于各種滿(mǎn)足集成需求的中間件往往會(huì)出現(xiàn)中心化還是去中心化架構(gòu)的概念，但是對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)本身滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求這個(gè)場(chǎng)景，一般不會(huì)出現(xiàn)是不是中心化架構(gòu)這個(gè)概念。應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)需求的滿(mǎn)足只會(huì)出現(xiàn)集群和分布式兩個(gè)方式，這里的分布式和是否去中心化沒(méi)有關(guān)系。
分布式和集群兩者一般會(huì)組合使用，分布式實(shí)現(xiàn)功能需求解耦優(yōu)點(diǎn)，而集群實(shí)現(xiàn)高可靠性和冗余的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于大并發(fā)性能的滿(mǎn)足兩種方式都具備具備改能力。
中心化架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是在管控治理上面，通過(guò)中心化架構(gòu)可以通過(guò)攔截方式實(shí)現(xiàn)各種管控治理能力，但是帶來(lái)的問(wèn)題就是引入一個(gè)新的中介點(diǎn)，講解了整個(gè)應(yīng)用的高可靠性。去中心化架構(gòu)本身提高了高可靠性，但是犧牲了一定的管控治理能力。
