匯報人:朱老師2023-11-23分布式系統(tǒng)架構設計指南目錄CONTENCT分布式系統(tǒng)概述分布式系統(tǒng)架構設計原則分布式系統(tǒng)架構設計要素分布式系統(tǒng)核心組件設計分布式系統(tǒng)監(jiān)控與治理分布式系統(tǒng)最佳實踐案例01分布式系統(tǒng)概述定義：分布式系統(tǒng)是一種計算系統(tǒng)，由多個相互通信的計算機組成，通過網(wǎng)絡協(xié)議進行通信和協(xié)調，以實現(xiàn)共同的任務或目標。特點分布式：系統(tǒng)中的計算機是分布式的，可以位于不同的地理位置或不同的設備上?？煽啃裕悍植际较到y(tǒng)具有高可靠性，因為它們可以通過多個節(jié)點同時處理和存儲數(shù)據(jù)，以避免單點故障?？蓴U展性：分布式系統(tǒng)可以方便地添加或減少節(jié)點，以適應業(yè)務需求的變化。性能：分布式系統(tǒng)可以提供高性能的計算和數(shù)據(jù)處理能力，特別是在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和計算密集型任務方面。定義與特點大數(shù)據(jù)處理高并發(fā)處理云服務分布式系統(tǒng)可以處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，例如來自互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)等。分布式系統(tǒng)可以處理高并發(fā)請求，例如在電子商務網(wǎng)站、在線游戲等場景中。云服務提供商使用分布式系統(tǒng)來提供各種云服務，例如計算、存儲、數(shù)據(jù)庫等。分布式系統(tǒng)的應用場景010203挑戰(zhàn)復雜性：分布式系統(tǒng)的設計和維護比單節(jié)點系統(tǒng)要復雜得多。不確定性：由于分布式系統(tǒng)的各個節(jié)點之間可能存在網(wǎng)絡延遲、故障等問題，導致系統(tǒng)的不確定性增加。分布式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢安全性：分布式系統(tǒng)面臨更多的安全威脅，例如網(wǎng)絡攻擊、數(shù)據(jù)泄露等。分布式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢01高可靠性：由于存在多個節(jié)點，分布式系統(tǒng)可以提供高可靠性，當某個節(jié)點發(fā)生故障時，其他節(jié)點可以繼續(xù)處理任務。高性能：分布式系統(tǒng)可以提供高性能的計算和數(shù)據(jù)處理能力?？蓴U展性：分布式系統(tǒng)可以方便地擴展系統(tǒng)的規(guī)模，以適應業(yè)務需求的變化。優(yōu)勢020304分布式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與優(yōu)勢02分布式系統(tǒng)架構設計原則總結詞詳細描述單一職責原則每個組件或模塊應該只有一個職責，避免職責過于復雜和交叉。單一職責原則可以幫助降低系統(tǒng)的復雜性，提高可維護性和可重用性。在設計分布式系統(tǒng)時，每個組件或模塊應該只負責一個特定的功能或責任，這樣可以提高代碼的可讀性和可測試性，降低錯誤和故障的風險。VS客戶端不應該強制依賴于它們不使用的接口，一個類對另一個類的依賴性應當是最小的。詳細描述接口隔離原則強調對接口的細分和隔離，以減少客戶端與不必要的功能之間的耦合。在設計分布式系統(tǒng)時，應該將功能劃分為獨立的接口，每個接口負責一部分特定的功能。這樣可以使客戶端只依賴于它們實際需要的接口，降低耦合性和依賴性，提高系統(tǒng)的可維護性和可重用性。總結詞接口隔離原則軟件實體（類、模塊、函數(shù)等）應當是可擴展，而不可修改的?？偨Y詞開放封閉原則是指在軟件系統(tǒng)中，新的功能應該通過添加新代碼實現(xiàn)，而不是改變現(xiàn)有的代碼。在設計分布式系統(tǒng)時，應該將系統(tǒng)劃分為可擴展的模塊，每個模塊都具有特定的功能。這樣可以使系統(tǒng)易于擴展和維護，同時減少因修改現(xiàn)有代碼而引入的錯誤和風險。詳細描述開放封閉原則總結詞高層模塊不應該依賴于低層模塊，它們都應該依賴于抽象。抽象不應該依賴于細節(jié)，細節(jié)應該依賴于抽象。詳細描述依賴倒置原則是設計良好的軟件系統(tǒng)的關鍵之一。它強調高層模塊不應該直接依賴于低層模塊，而是應該通過抽象來與低層模塊交互。這樣可以使高層模塊具有更好的可重用性和可維護性，同時降低系統(tǒng)中的耦合性和依賴性。依賴倒置原則總結詞一個對象應該對其他對象有最少的了解。要點一要點二詳細描述迪米特法則也稱為最少知道原則，它強調在軟件系統(tǒng)中，一個對象應該盡可能地減少與其他對象的交互和依賴。這樣可以降低對象之間的耦合性和依賴性，提高系統(tǒng)的可維護性和可重用性。在設計分布式系統(tǒng)時，應該將功能劃分為獨立的對象或服務，每個對象或服務只負責自己的功能和與其他對象的交互，避免過多的耦合和依賴。迪米特法則03分布式系統(tǒng)架構設計要素01020304星型拓撲樹形拓撲環(huán)形拓撲網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡拓撲結構節(jié)點在環(huán)路上傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到下一個節(jié)點，直到達到目標節(jié)點。節(jié)點呈現(xiàn)層次結構，上層節(jié)點對下層節(jié)點進行管理，同層之間通信。以一個中心節(jié)點與其他多個節(jié)點連接，中心節(jié)點承擔管理和通信功能。節(jié)點之間存在復雜的連接關系，可實現(xiàn)任意兩個節(jié)點之間的通信。80%80%100%節(jié)點角色劃分負責處理用戶請求，將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器節(jié)點進行處理。負責接收客戶端節(jié)點的請求，處理數(shù)據(jù)并返回結果給客戶端節(jié)點。負責數(shù)據(jù)的路由和轉發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同節(jié)點之間的傳輸?？蛻舳斯?jié)點服務器節(jié)點路由節(jié)點通過分布式事務和鎖機制，確保數(shù)據(jù)在多個節(jié)點之間的操作一致性。使用數(shù)據(jù)復制和備份技術，保障數(shù)據(jù)在某個節(jié)點發(fā)生故障時的一致性。采用基于Paxos或Raft等分布式一致性協(xié)議來保證數(shù)據(jù)的一致性。數(shù)據(jù)一致性保障使用負載均衡器分配請求到各個服務器節(jié)點，避免單個節(jié)點的負載過大。當某個節(jié)點發(fā)生故障時，容錯機制可以自動將該節(jié)點的任務分配給其他正常運行的節(jié)點。使用備份節(jié)點來替換故障節(jié)點，保證系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。負載均衡與容錯處理對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，防止數(shù)據(jù)泄露和被篡改。使用數(shù)字簽名技術驗證數(shù)據(jù)的來源和完整性。對用戶數(shù)據(jù)進行脫敏處理，保護用戶隱私。安全與隱私保護04分布式系統(tǒng)核心組件設計注冊中心的作用注冊中心的實現(xiàn)注冊中心的設計要點注冊中心設計注冊中心通?？梢圆捎肸ooKeeper、Nacos等開源組件實現(xiàn)，也可以根據(jù)業(yè)務需求自行開發(fā)。注冊中心應具備高可用性、可擴展性和實時性等特點，能夠應對系統(tǒng)中各個服務的變化和更新。注冊中心用于維護系統(tǒng)中各個服務的信息，包括服務的地址、端口、版本等信息。服務調用的實現(xiàn)服務調用通?？梢圆捎肦PC框架實現(xiàn)，如Dubbo、gRPC等。服務調用的設計要點服務調用應具備負載均衡、容錯、路由等功能，能夠有效地調用各個服務并處理異常情況。服務調用的方式服務調用可以采用同步調用、異步調用、事件驅動等方式進行。服務調用設計03消息中間件的設計要點消息中間件應具備高可用性、可擴展性、實時性和可靠性等特點，能夠滿足系統(tǒng)中各個服務的消息傳遞和消費需求。01消息中間件的作用消息中間件用于系統(tǒng)中各個服務之間的消息傳遞和消息消費。02消息中間件的選型消息中間件可以選擇RabbitMQ、Kafka等開源組件，也可以根據(jù)業(yè)務需求自行開發(fā)。消息中間件設計數(shù)據(jù)存儲與訪問的方式01數(shù)據(jù)存儲與訪問可以采用關系型數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫、緩存等方式進行。數(shù)據(jù)存儲與訪問的實現(xiàn)02數(shù)據(jù)存儲與訪問可以采用MySQL、MongoDB等開源數(shù)據(jù)庫組件實現(xiàn)，也可以根據(jù)業(yè)務需求自行開發(fā)。數(shù)據(jù)存儲與訪問的設計要點03數(shù)據(jù)存儲與訪問應具備高性能、可擴展性、實時性和可靠性等特點，能夠滿足系統(tǒng)中各個服務的業(yè)務數(shù)據(jù)存儲和訪問需求。同時，需要考慮數(shù)據(jù)一致性、備份恢復等方面的設計。數(shù)據(jù)存儲與訪問設計05分布式系統(tǒng)監(jiān)控與治理實時監(jiān)控系統(tǒng)的CPU、內(nèi)存、存儲等資源的使用情況，確保資源利用的合理性和高效性。資源利用率監(jiān)控對應用程序的關鍵性能指標（KPI）進行監(jiān)控，包括響應時間、吞吐量、錯誤率等，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決性能問題。應用程序性能監(jiān)控定期對系統(tǒng)進行健康檢查，包括服務狀態(tài)、網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)庫連接等，以確保系統(tǒng)的正常運行。系統(tǒng)健康檢查系統(tǒng)監(jiān)控與診斷使用服務注冊與發(fā)現(xiàn)機制，使服務能夠動態(tài)地注冊和發(fā)現(xiàn)，提高服務的可用性和容錯性。服務注冊與發(fā)現(xiàn)負載均衡服務調度與路由通過負載均衡技術，將請求分散到多個服務實例上，以提高系統(tǒng)的吞吐量和響應速度。根據(jù)系統(tǒng)的負載情況和服務的質量，對請求進行調度和路由，以保證服務的穩(wěn)定性和可靠性。030201服務治理與調度通過優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢、緩存技術、并發(fā)控制等手段，提高系統(tǒng)的整體性能。系統(tǒng)性能優(yōu)化根據(jù)業(yè)務需求和系統(tǒng)負載情況，選擇合適的擴展策略，如水平擴展或垂直擴展，以滿足系統(tǒng)的性能和容量需求。水平擴展與垂直擴展制定容災和備份方案，確保系統(tǒng)在遇到故障或災難時能夠快速恢復和繼續(xù)提供服務。容災與備份系統(tǒng)優(yōu)化與擴展06分布式系統(tǒng)最佳實踐案例微服務架構是一種將單個應用程序拆分成多個小型、獨立服務的架構模式，每個服務都運行在自己的進程中，通過輕量級通信機制進行通信?？偨Y詞微服務架構強調小而自治的服務、快速交付、獨立部署和水平擴展。每個服務都負責處理特定的業(yè)務功能，并通過API與其他服務進行通信。這種架構模式可以提高系統(tǒng)的可維護性、靈活性和可擴展性。詳細描述案例一：微服務架構設計總結詞大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是一種針對大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的架構模式，能夠高效地處理和分析海量數(shù)據(jù)。詳細描述大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常采用分布式計算和存儲技術，如Hadoop和Spark。這些技術可以處理TB級以上的數(shù)據(jù)，并支持多種數(shù)據(jù)處理方式，包括批處理、流處理和機器學習等。案例二：大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計總結詞高并發(fā)網(wǎng)站架構是一種能夠處理大量并發(fā)請求的架構模式，通常用于在線服務和電子商務等場景。詳細描述高并發(fā)網(wǎng)站架構通常采用負載均衡、緩存、水平擴展等技術來提高系統(tǒng)的吞吐量和響應速度。此外，還需要考慮數(shù)據(jù)庫連接、安全性、容錯性和性能優(yōu)化等方面的問題。案例三：高并發(fā)網(wǎng)站架構設計區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一種去中心化的分布式賬本技術，具有不可篡改、透明和安全的特點。區(qū)塊鏈系統(tǒng)由多個節(jié)點組成，每個節(jié)點都有完整的賬本副本。節(jié)點之間通過共識算法來保持數(shù)據(jù)一致性，并使用加密技術保證數(shù)據(jù)安全。區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以應用于數(shù)字貨幣、供應鏈管理