分布式系统的介绍（1）--分布式系统&中间件从入门到精通（一）

分布式系统是由多个节点组成的系统，每个节点就是个计算机机器，用户访问网站感知不到是多个机器组成的系统。当用户访问某个网站的时候,给浏览器发出一个请求，背后是一个大型分布式系统为我们提供服务，有的提供存储数据，有的提供计算，有的负责处理请求，最终他们相互调节把数据返回给浏览器。

分布式系统的意义

随着业务需求越来越大，系统越来越繁杂，这时候处理业务，或者用户信息可能就会单独放在一个独立的服务器上，因为单个计算机有上线瓶颈，另外出于稳定性和可用性的考虑，分布式系统是优选。

分布式系统基础知识

前面我们说了分布式系统是由单个节点组成，而单个节点就是单个计算机，我们看一下计算机的组成要素。

计算机主要分为五大组件：内存，外存，输入设备，输出设备，CPU。

输入设备和输出设备很好理解，就是鼠标键盘和显示器。在计算器断电时候，计算器，内存里的数据重启会消息，而外存里的数据会持久化。CPU则负责两个主要功能运算器和控制器。

对计算机有了基础的了解之后，我们可以看看计算机是如何工作的，我们写的代码是在计算机进程里的线程运行的，在我们刚接触写代码时，都是在单线程下运行代码，当时对这些也不是很了解，就是写一段代码执行就完事。相对于单线程，多线程就复杂的多。这里的多线程指的是单个进程下的多线程。

线程模式

如果多线程之间互相不通信，也就是不会访问共有的对象进行修改，每个线程之间互不干扰独立运行，这样是没有什么问题的。

但如果多线程之间修改同一个共有对象，为了保证我们同一份数据访问的正确性，我们可以通过加互斥锁来解决，如果对于频繁访问读写的数据，互斥锁太影响效率，我们也可用读写锁来解决。当然，我们可以用很多线程安全的容器，对于这些线程安全的容器与简单的互斥锁相比较，效果更好。

还会存在通过事件协同的多线程模式，这种是当两个线程之间需要相互协调，比如A、B两个线程，当A线程继续运行下去，必须等到B线程里面吧某个状态改变才可以继续让A运行，那么这个场景下就需要线程之间完成协调。

当T1代码：A.lock();B.lock()。T2代码B.lock();A.lock()。

这种情况下就有机会发生死锁，当A获取锁之后，获取B的锁失败，一直未吧A的锁释放，导致T2获取的B锁也一直因为获取不到A锁也释放不了，最终形成死锁。这时候其实可以改成：

当T1代码：A.lock();B.lock()。T2代码A.lock();B.lock()。

这时候就不会发生死锁了，因为获取锁的顺序发生了变化，他们都必须先获取到A锁才可以运行。

进程模式

多线程和进程有很多相似之处，也有不同。进程里面是包含线程的，多个进程之间的内存空间是独立的，而进程里面的线程内存是共享的，因此进程之间共享数据有所不同。此外，进程间通信协调互，以及通过一些事件通知等待互斥的释放方面，也会和线程不一样。这些在不同的平台所支持的方式不同。

多进程对于单进程线多线程方式来说，资源控制会更容易实现，此外，多进程中的单个进程如果出了问题，不会造成整体不可用。这两点应该数据多进程的特点。当然多进程之间也可以共享对象数据，这时候也会比多线程复杂点，会有序列化和反序列化的开销。

而我们分布式系统可以看做把单机的多进程变成了多机的多进程。单机到多机的变化就是，原来单机OS上支持的功能需要另外去实现。当然也有好处，就是一个单机宕机不会造成整体不可用。

单线程和单进程多线程程序遇到机器故障、OS问题会造成整个功能不可用。对于多进程系统，如果遇到机器故障或者OS问题也会造成整体不可用，但如果是多进程中某个进程问题，那么可能保持一部分功能正常使用。

而如果在分布式多进程的情况下，也就是多系统，遇到某些机故障、OS问题，我们都有机会保证整体功能正常使用。

网络通信基础知识

我们处在高速发展的网络时代，无论有限网络还是无线网络，无论是LAN、MAN还是WAN等众多节点联系在一起的方式，都是需要通过通信来解决。

我们常用的则是TCP/IP模式，那么我们使用Socket套接字进行网络通信开发的时候，有哪些方法实现呢？三种实现方法：BIO、NIO、AIO。

BIO

全称是BlockingIO，采用阻塞方式来实现通信。也就是一个socket用一个线程来处理。在建立连接、读数据、写数据的操作时，都会阻塞。这样做的好处就是简单，但主要问题就是只有一个线程能处理一个socket，如果是server端，在支持高并发时，就要更多的线程来完成工作。

NIO

全称NonblockingIO,基于事件驱动思想，顾名思义也就是没有阻塞的方式来实现通信。采用Reactor模式，这也是java服务端采用较多的一种方式。这个好处最大就是不需要一个socket分配一个线程，一个线程可以处理多个socket套接字工作。

Reactor会管理所有的event handler，并把出现的时间交给handler去处理。

AIO

全称AsynchronousIO,也就是异步IO。采用Proactor模式，AIO在进行读写操作时候，只需要调用read、write方法，并把需要的传入到completionHandler处理器中，在动作完成后，会调用completion处理器。

AIO是在java7中引入的饿，与NIO最大的区别就是NIO在通知时可以进行相关操作，而AIO在通知时候表示相关操作已完成。

BIO/NIO/AIO这几种模式并不需要客户端与服务端保持一致。此外，在实践中有些场景也会使用UDP，但还是TCP使用的更广泛。