白话解析分布式系统，小白也能看懂

西方 诗歌 有云，无人是孤岛，你我心相系。今天，这句话同样适用于计算机。我们身边的服务器，个人电脑以及数据存储一直都在彼此通信。其实，我们每天使用的（和在开发的）应用和服务也都是构成完整系统的计算元素，彼此进行着交互，尽管很多时候我们感知不到。

对这些系统及其运行原理的研究属于分布式计算的一部分，而分布式计算又是分布式系统的核心所在。一方面，我们可以把分布式系统看作计算机科学的扩展或继续，它通常涉及问题解决、任务离散分解以及数据的处理、存储等。

但另一方面，分布式系统又完全不像计算机科学，因为分布式计算几乎不考虑计算机本身的运行方式。在处理单机问题时，我们可能觉得一切都很简单，但是如果涉及到多台计算机，这将会变成一个非常棘手的问题。

万物始于一

为了更好的理解分布式系统，我们最好换一个角度，一个完全相反的视角，那就是看一下哪些不是分布式系统。事先声明，即便是非分布式系统，其概念也存在很多争论。理论上，我们可以用很多方式来定义一个分布式系统的否集，因为分布式系统的定义很大程度上依赖于它是的组成元素。

对于非分布式系统，我们首先会想到的是单一系统，一个完全不与其他系统通讯并且只依靠自己的系统。

我们电脑上的一个独立运行的处理器就是一个单一系统。如果一个处理器并不与其他处理器通信，那自然也就不能把它归到其它系统中。我们也可以把这个概念放大到计算机范畴，如果把它断网，则也可以认为是单一系统。但是也有研究做了相反的验证（论文： 你的电脑早已经是分布式系统了，为什么你的系统还不是 ？）

分布式这个词，意思是分散、离散，将某些东西分散到某一个空间里。如果我们只是考虑字面意思，那么我们可以很自然的将只依靠自己的单一系统归为非分布式系统，毕竟只有一台机器在工作，我们不能将这个单系统再细分。

那在这种情形下，究竟什么才算是分布式系统呢？当然，如果我们考虑到现实中电脑的交互方式，我们就会意识到，大多数的电脑其实都属于分布式系统的范畴。电脑只有在很少的情形下单独运行，我们几乎总是在用自己的电脑来访问外部的程序或服务。

如果你玩过多玩家在线游戏，预定过一张机票，转发了一个猫咪的动画，或者观看了一部 Netflix 上的节目，又或者在 Amazon 上买了一件连体衣，所有的这一切其实都是通过分布式系统完成的。

其实，你几乎每天都在操作一个最大的分布式系统，那就是互联网。而分布式系统却不一定很大。实际上，大型化根本就算不上分布式的本质特征。

某种程度上，分布式系统只不过是相互交流的多个个体，这些个体同时又在执行自己的一些操作。这样的系统可以简单如你房子里智能传感器或无线接口，或是一个能连接你笔记本电脑的无线键盘或鼠标。

只要系统里的处理器具有自主性，可以执行自己的功能操作，然后又可以同系统中其它的处理器交互，那我们就可以说这个系统是分布式的。

相互支持的节点

到这里，相信大家已经对分布式系统比较熟悉了。让我们更进一步，来看一下它的主要组成，也就是系统里的个体们。

你可能已经留意到，我使用了电脑，处理器甚至是机器来代指分布式系统的个体。具体用什么术语来描述这个分布式系统还要取决于系统本身。如果系统是一大堆分布式服务器，那么这个个体就是服务器，如果这个系统是指互相交流的处理器，那个体们就是处理器了。

为了避免术语使用上出入过大，我们需要采用一些更宽泛的专业名字。我们可以将分布式系统里的单独个体通称为节点。

如果你觉得节点似曾相识，并让你想起了图论，那你的直觉还是挺厉害的，这两者之间确实是有联系的。如果我们把计算机网络当成分布式系统（他们其实也是），那么我们就可以把网络里不同节点的连接看成一个图。

我们知道分布式系统和其规模并没有直接联系，而不同规模的系统中的节点本质上也不相同。节点既可以是一个硬件设施（传感器），也可以是一款软件（客户端或服务端）。节点本身也不需要在同一个地方，因此系统是分布式的，他们可以分布在相距很远的地方。

节点新视角

尽管分布式系统的节点同图论中的节点非常相似，但分布式系统的节点还要相对麻烦一些，在处理非分布式系统的单一系统时，我们也需要对节点做一些假设。面对分布式计算，几乎我们能遇到的所有的障碍最后都归结到了一点：节点间的通讯。

分布式系统中的节点具有自治的特点，他们可以运行自己的操作而不需要依赖外部环境。换句话说，分布式系统中的某个节点可以独立运行，而不需要其他节点。节点可以非常快速地运行自己的任务。

节点里的操作很快，但是节点间的通讯却很慢

我们都知道，系统里的节点可以放置到不同地点，他们依靠系统以及网络来实现相互间的通讯，当然这也是一个完全不同的话题，我们不在这里展开。我们要求节点里的操作必须快速，但是我们对节点间的通讯却不作这样的要求。实际上，这种通讯通常非常缓慢，而且也不可靠，这也是分布式计算中最大的问题。

节点里的任务不仅要求快速，而且要求顺序执行。我们可能一开始并没有想太多，毕竟事情总是有先后顺序的，但在分布式系统中情形就不一定了。

尽管节点内的操作需要顺序执行，但是节点接入到系统的那一刻，事情就变得复杂了。一旦我们把一个单节点接入分布式系统，所有节点的操作就有可能被乱序执行。

部分原因是系统中的每个节点都是根据自己的时钟进行操作的。

如果我们考虑分布式系统里的是不同的节点：传感器、处理器、服务端或者数据库，那么结果会很清楚。但是，我们也可以猜猜这在分布式系统中是如何成为潜在问题的？这其实是分布式计算里的另一大问题，我会在本系列的后续文章中予以介绍。

我们一旦把某个节点放入分布式系统，那么它可能就没那么令人喜爱了。但这何尝不是学习的乐趣呢，我们需要改变自己看待系统的方式，重新认识系统是如何作为整体来运行的，以及思考不同节点如何共同协作来快速完成任务，这的确是一个学习新知识的好方式。

更多资源

关于分布式系统，我们有太多的东西要学习，下面是一些入门补充资料：

1. 分布式系统简介 ， Maarten van Steen & AndrewS . Tanenbaum

2. 分布式系统高手进阶 ， MedianRawashdeh

3. 分布式系统入门 ， Professor Frank Eliassen

查看英文原文： https://medium.com/baseds/many-nodes-one-distributed-system-9921f85205c4