分布式架构的30年演化史

现在的分布式架构非常复杂，但是这也是从一些简单的应用开始，随着业务复杂和高技术要求，逐步形成的。下面就简单回顾一下分布式架构的演化过程。

（1）C/S架构模式

C/S模式分为客户端应用程序和服务器端应用程序。客户端负责业务处理，而服务器端负责数据存储。通讯完全依赖ODBC或者专用的数据库驱动内置通讯组件。如图1所示。

图1 C/S模式架构图

特征：应用程序步骤在一台PC机上，而数据库或文件等所有的资源在一台服务器上。

通常服务器操作系统使用Linux或Windows Server，数据库采用关系数据库，如Sybase、MS SQL Server或Oracle DB。常用于企业内部的管理系统。

（2）B/S架构模式

B/S模式分为浏览器程序和Web服务器端应用程序。浏览器程序负责信息展现，而服务器端负责数据存储。通讯一般是采用http通信模式。如图2所示。

图2 B/S模式架构图

特征：前端PC有浏览器，而所有的资源在一台Web服务器上，通过CGI（通用网关接口）来访问外部程序，再通过ODBC访问数据库。

通常Web服务器使用IIS、Tomat、Apache等，数据库采用关系数据库。常用于企业内门户系统、综合查询等。

（3）B/A/S架构模式

采用应用服务器来充当中间件。包含了缓存模式，如图3所示。

图3 B/A/S模式架构图

特征：前端PC有浏览器，而所有的资源在一台应用服务器上。应用服务器包括了Web服务器、缓存、事务、数据库驱动等。当年非常著名的是BEA的WebLogic服务器。

前端PC有浏览器，应用服务器使用WebLogic等，数据库采用关系数据库。比较典型就是EJB架构，如曾经非常辉煌的J2EE应用架构。

（4）服务器集群模式

为了解决单点故障和高并发，采用集群机制来保证系统的稳定性。集群包括应用服务器集群和数据库服务器集群模式。如图4所示。

图4服务器集群模式架构图

特征：多台服务器通过负载均衡同时向外部提供服务，解决单台服务器处理能力和存储空间上限的问题。使用集群是系统解决高并发、海量数据问题的常用手段。通过向集群中追加资源，提升系统的并发处理能力，使得服务器的负载压力不再成为整个系统的瓶颈。

很多应用服务器都支持集群部署，同样，很多数据库系统也支持集群模式。结合这两者的集群也有非常成熟的方案。

（5）B/A分离和数据读写分离模式

Web服务器和应用服务器先分离，数据库读写分离，然后全部集群，如图5所示。

图5 B/A分离和数据读写分离模式架构图

特征：Web服务器和应用服务器分离，解决并发问题。数据库读写分离，解决数据库性能问题。数据库采用分布式数据库，文件系统采用分布式文件系统。

Web服务器和应用服务器分离，专业软件做专业软件的事，各司其职，通过反向代理模式融合。这是解决高并发量问题的常用手段。数据库读写分离，把耗费资源的写操作与轻开销的读操作分离，这是解决数据库多并发连接瓶颈的有效手段。

（6）异步处理和总线模式

这次升级的是增加了消息中间件服务（消息总线），实际上是启到异步处理方式。也可以增加服务总线，实现总线模式。如图6所示。

图6异步处理模式架构图

特征：消息总线可以增加并发，服务总线可以让系统快速扩展。

通过增加异步的消息队列机制，把前后端的同步访问变为异步访问，同时消息队列可以互联并集群，可以横向地扩展资源，缓减后端服务器的负载压力，尤其是数据库节点的事务压力。

（7）技术服务分布式模式

采用分布式数据库，把应用服务中关于技术相关的服务都独立出来，形成单独的分布式技术服务。如图7所示。

图7技术服务分布式模式架构图

特征：数据库采用分布式数据库，文件系统采用分布式文件系统。系统引入NoSQL数据库及搜索引擎。应用服务器把各个独立的技术服务都隔离开来，便于共享和管理。

分布式数据库是系统数据库拆分的重要手段，更常用的处理模式是分库分表解决方案，将不同的业务数据库部署在不同的物理服务器上。把前端服务和后端服务中有高性能要求的服务都独立出去，形成一个专业化的单独服务器，一方面是可靠性稳定性的需要，另一方面也是共享管理的要求。

（8）业务服务分布式模式（微服务）

采用纵向拆分和横向拆分，把应用服务器中业务模块拆分为独立的、颗粒度适中的小微服务。对这些小微服务进行区别对待。纵向拆分是通过梳理业务，剥离那些较少相关的业务。横向拆分模式需要识别可复用的业务，将这些复用业务拆分出来，设计出服务接口，独立部署为业务微服务，并规范服务依赖关系。如图8所示。

图8业务服务分布式模式架构图

特征：系统上按照业务进行拆分改造，应用服务器按照业务区分进行分别部署，形成业务微服务。同时公共的应用模块被提取出来，形成共享微服务，部署在分布式服务器上业务用服务器调用。

为了应对日益复杂的业务场景，通常使用分而治之的手段将整个系统业务分成不同的服务线，服务之间通过注册中心接建立关系，也可以通过消息队列进行数据分发。同时在微服务架构中，增加了很多容错和自治功能，如服务容错、熔断、限流、隔离、监控、自我感知、健康检测等。