分布式系统凭借其具有高吞吐、强扩展、高并发、低延迟及灵活部署等特点，大大促进了互联网的飞速发展，给企业带来了巨大的收益。而作为分布式系统中关键的组件---分布式中间件，也起到了必不可少的作用。它是一种独立的基础系统软件或者服务程序，处于操作系统软件与用户的应用软件中间，可作为独立的软件系统运转。
作为一名IT行业从业人员，在普通研发工程师到系统架构师的成长之路上，分布式中间件是绕不过去的。既然绕不过去，那好不如从现在开始认真地学习分布式中间件，也当做是自己职业生涯的一个成长轨迹。
一. 分布式系统概述
1. 白话分布式系统
关于“分布式系统”定义，说直白点，可以这样理解：
1. 分布式系统整体上来说比较强大，其内部至少由多台计算机组成，类似于一个统一的“机器中心”一样，背后由一组独立的计算机组成。
2. 对于用户来说，这个“机器中心”却像是单个相关系统一样，根本感觉不到计算机集群的存在。
从程序的角度来看，程序A与程序B分别运行在两台计算机上，它们相互协作完成同一个功能。从理论上讲，这两个程序所组成的系统，就可以称做是“分布式系统”。当然，这两个程序可以是不同的程序，也可以是相同的程序。如果是相同的程序，我们又可以称之为“集群”。
2. 分布式系统发展历程
在分布式系统出现之前，市面上几乎所以的软件系统都是集中式的，即所谓的单机系统。软件、硬件及各种组件高度耦合组成了单机架构。在很长一段时间内，这种架构着实起到了很大的作用，给企业带来了诸多收益。随着业务的发展及用户访问量的上升，这种系统架构也随之进行了演进。下面来以Web应用为例，主要包含了5个历程。
（1）单点集中式Web应用
早期很多中小型企业的大部分项目都是基于这样的架构，如下图所示：
单点集中式Web应用系统架构总体上来看还是比较简单的，一般以后台管理系统应用为主，比如CRM和OA系统等。这种系统架构有一个很明显的特点就是数据库(比如MySQL)及应用的War包都是共同部署在同一台服务器上，文件的上传存储也是上传到本台机器上。
单点集中式Web应用系统架构的优点是适用于小型项目，发布便捷（只需要打包成War包，并进行解压即可），对于运维的工作量也比较小。其缺点在于若是该台服务器宕机，整个应用将无法访问。
（2）应用与文件服务及数据库单独拆分
随着时间的推移，数据库及文件的数量越来越多，由于服务器的容量是有限的，原有的系统架构已经不足以支撑，此时需要将Web应用、数据库、文件存储服务拆分出来作为独立的服务，以此来避免存储瓶颈，如下图所示：
应用与文件服务及数据库单独拆分这种系统架构，一个明显的特点就是三个服务独立部署，不同服务器宕机了，其他的仍然可以使用。
（3）引入缓存与集群，改善系统整体性能
当系统应用的请求并发量上去了，而单台Web服务器（比如Tomcat容器）不足以支撑应用的时候，此时我们会考虑引入缓存及集群，以改善系统的整体性能，这种架构的示意图如下：
（4）数据库读写分离+反向代理及CDN加速访问服务
再后来，在大多数互联网应用系统中，用户的读请求数量往往大于写请求，它们会相互竞争，在这个时候往往写操作会受到影响，导致数据库出现存储瓶颈。因此会对数据库采取读写分离，从而提高数据库的存储性能。
除此之外，为了加速网站的访问速度，尤其是加速静态资源的访问，会将系统的大部分静态资源存放到CDN中，并加入反向代理的配置，从而减少访问网站时直接去服务器读取静态数据。
DB的读写分离将有效的提高数据库的存储性能，而加入CDN与反向代理将加速系统的访问速度，如下图所示：
（5）分布式文件系统与分布式数据库
经过统计与监测，发现系统对于某些表有大量的请求，此时为了减少DB的压力，我们会进行分库分表，即根据业务来拆分数据库。
3. 分布式系统特性
回顾分布式系统的发展历程会发现，在分布式系统出现之前，软件系统都是集中式的，俗称单机系统。在很长一段时期，单机系统通过不断升级“程序”或者相关硬件，就能满足不断增长的性能需求，然而，随着互联网的飞速发展，高吞吐、低延迟逐渐成为“刚需”，单凭“生硬”的不断升级已无能为力，于是分布式系统“应需求而生”。总的来说，分布式具有以下5个特性：
- 内聚性和透明性： 分布式系统是建立在网络之上的软件系统，所以具有高度的内聚性和透明性。
- 可扩展性： 分布式系统可以随着业务的增长动态扩展自己的系统组件，从而提高系统整体的处理能力。通常有两种方式：其一，优化系统的性能或者升级硬件，即垂直扩展；其二，增加计算单元（如服务器等）以扩展系统的规模，即水平扩展。
- 可用与可靠性： 说直白点，可靠性量化的指标是给定期内系统无故障运行的平均时间，而可用性量化的指标是给定周期内系统无故障运行的总时间，一个是“平均”时间，一个是“总”时间。
- 高性能： 不管是单机系统还是分布式系统，性能始终是关键指标。不同的系统对性能的衡量指标是不同的，最常见的有“高并发”（即单位时间内处理任务月底越好）和“低延迟”（即每个任务的平均处理时间越少越好）。分布式系统的设计初衷便是利用更多的机器，实现更强大的计算和存储能力，即实现高性能。
- 一致性： 分布式系统为了提高可用性和可靠性，一般会引入冗余（副本）。为了保证这些节点上的状态一致，分布式系统必须解决一致性问题，其实就是在多个节点集群部署下，如何保证多个节点在给定的时间内，操作或者存储的数据只有一份。
4. 分布式系统常见问题
分布式系统虽然看似很强大，但是实际的应用环境中，由于一些人为难以控制或者根本就不可控的因素，导致系统整体上变得十分脆弱。典型的常见问题因素包括以下几点：
1. 网络并没有那么可靠
分布式系统中，节点间本质上是通过网络通信，而网络有些时候并没有那么可靠。常见的网络问题有网络延时、丢包和消息丢失等。
2. 节点故障无法避免
当分布式的节点数目达到一定规模后，整个系统出现故障的概率将变高。而分布式系统需要保证故障发生时，系统仍然是可用的，即在某个或者某些节点发生故障的情况下，需要将该节点所负责的计算和存储任务转移到其它节点。
总而言之，分布式系统在给互联网企业带来诸多好处之时，随之也带来了诸多挑战和不确定性。可谓是一把 “双刃剑”。
传送门：《走进分布式中间件（二）》