20世紀60年代，IBM研發了System 360架構大型機，與同時期的波音707、福特汽車譽為商業三大成就，憑借其卓越的性能和良好的穩定性，開啟了大型機的時代，誕生了非常多的集中式系統，采用單機架構，有非常好的單機處理能力。

然而，大型機的高性能也伴隨著高成本，包括購買成本和運維成本，對運維人員的要求非常之高，需要掌握大型機緊密設計的技術細節。
并且購買成本也是極其昂貴，起步幾百萬刀，甚至更高，只有政府和金融等機構才有能力采購。

另一個問題，是當今大家都比較關注的單點故障，大型機設計在精良，也不代表它永不宕機，而一臺大型機上面往往安裝一個甚至多個重要的系統，一旦宕機，后果很嚴重。

美國國防部認為，如果僅有一個集中的軍事指揮中心，萬一被摧毀，全國軍事指揮將處于癱瘓狀態，因此，設計一個分散的，網絡化的指揮通信系統十分有必要，1969年組建了第一個分組交換實驗網ARPANET，1980年，TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）研制成功，從此，奠定了分布式系統的基石 -- 網絡和通信協議！

看起來，分布式最早出現的目地首先是解決單點問題，避免單點故障，然后解決了性能問題。

隨著PC機性能的提升和普及，很多企業開始嘗試將系統運行在PC服務器上，搭建基于分布式架構的系統，系統之間通過網絡連接和通信，分布式系統嚴重依賴于網絡。

一句話總結單機集中式系統和分布式系統的核心差異：單機系統運行于一臺計算機上，而分布式系統是運行于網絡之上！

而在前幾年，Hadoop生態倡導基于普通PC構建大型分布式計算系統，并大獲成功，加速了分布式架構快速普及和應用。

分布式的特點

分布式系統是一個各組件分布在不同計算機上，彼此通過網絡通信和協調的系統。

這是來自《分布式系統概念與設計》一書中的定義，我給簡化了一下，但核心就是上面提到的，分布式，顧名思義，系統的特定部分是分布在不同的計算機上，甚至是完全不在一個機房，或者一個地區的計算機上，各部分通過網絡通信，使得整體看起來還是一個系統，對用戶透明。

資源冗余

網絡中的計算機本身都是對等的，沒有主從之分，但是，分布式系統為了本身的健壯和可靠性考慮，會設計一些冗余來化解分布式系統本身存在的一些必然性。
冗余包括數據的冗余和服務的冗余，數據通常會有一主和多個副本，主數據丟失，系統會讀取副本數據，繼續對外提供服務；
而服務的冗余是同樣一個服務，會運行在多個計算機節點上，每一個服務都有能力對外提供完整或部分服務。

并發問題

如上所述，一個系統服務可能存在多個運行實例，由于是同時運行，就可能會并發的操作一些共享資源，諸如數據庫，分布式文件系統等，如何準確高效的協調并發操作，避免阻塞，保證一致性，是分布式架構設計中最大的挑戰之一！

全局時鐘

請參考論文：《Time and clocks and ordering of events in a distributed system》或者?time-and-clocks-and-ordering-of-events-in-a-distributed-system
，深刻的剖析了分布式系統多節點之間缺乏全局時鐘序列控制的問題，如何保證事件發生的精確的先后順序。

環境問題

分布式系統的優勢是網絡化，為系統的擴展提供了可能性，然而，分布式最大的問題也是網絡化帶來的各種不確定因素，從工業的角度來說，網絡問題是分布式系統的原罪，給分布式系統的設計和實現都帶來了極大的難題和挑戰。

網絡的不可靠性

假如CPU一次計算需要1s，那么，一次從舊金山到紐約的網絡請求，大約需要5年，到香港需要11年

所以，網絡的倆個問題，1，不能保證信息的完整性和必達性，存在數據丟包的問題；2，延遲，在整個系統當中，網絡延遲是最耗時的部分，各部分性能對比請參考：Computer Latency at a Human Scale。

網絡分區

當網絡通信出現異常，導致分布式系統中部分節點之間的網絡延時不斷增大，最終，只有部分節點之間的通信是正常的，整個分布式系統變成幾個小組，這個現象稱為網絡分區，也會形成腦裂。

因此，分布式系統被強行分為幾個局部的小集群，并且都會按照一致性算法選舉出自己的master，這個有點像戰國時期的中國，這就是網絡分區，也是腦裂。
可怕的是，每個小集群都可以正常對外服務，出現數據嚴重不一致的情況，因此，網絡分區，數據一致性，再加上可用性（就是出現前面兩種情況你怎么辦？），被稱為傳說中的CAP定理，

CAP

這些情況對分布式系統的設計，工程實踐提出了非常大的挑戰。

三態

在集中式的系統中，模塊之間的調用狀態只有倆種狀態，就是成功和失敗，而在分布式系統中，模塊之間可能是通過網絡通信的，所以就多了一種超時的狀態。
超時狀態通常會出現在一下倆種情況：

由于網絡原因，請求并沒有被成功的發送到接收方，在過程中丟失；

請求被成功的發送到接收方，并進行了處理，但是，接收方在響應給發送方的過程中，數據丟失了，發送方沒有收到反饋。

因此，成功、失敗、超時是分布式系統通信的三種狀態，稱為三態。

節點故障

節點故障是分布式系統中另一個很常見的問題，指的是分布式組成的節點當中，有的節點因為宕機、或者進程退出，出現的節點故障。
根據經驗，每個節點都有可能出現故障，并且每天都有可能發生，所以，分布式設計，除了要考慮網絡問題，另一個重要的考慮因素是節點故障。

小結

本文主要討論了一下集中式系統的過去，和分布式系統盛行的當下和緣由，以及分布式系統的特點、困境，后面會繼續出一些關于分布式系統的相關內容，討論分布式系統的方方面面。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的分布式 - 分布式系统的特点的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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