单机架构、集群架构与分布式架构

一、图解

二、理解

集群：同一个业务，部署在多个服务器上(多个人在一起做同样的事)
分布式：一个业务拆分为多个子业务，部署在多个服务器上(多个人在一起做不同的事)

小饭店原来只有一个厨师，备料洗菜切菜炒菜全干。后来客人多了，厨房一个厨师忙不过来，又请了个厨师，两个厨师都能炒一样的菜，两个厨师的关系是集群。

为了让厨师专心炒菜，把菜做到极致，再请了个配菜师负责备料，备菜，切菜...厨师和配菜师的关系是分布式。

一个配菜师也忙不过来了，又请了个配菜师，两个配菜师关系是集群。

一个配菜师因故请假了，但是其余的配菜师还是该啥就干啥，只是没请假的配菜师任务均匀的加量了，但他们的任务和职责是不变的，这是集群。

三、概念

1️⃣单机架构

一个业务量很小的系统，所有的代码都放在一个项目中，然后这个项目部署在一台服务器上。整个项目所有的服务都由这台服务器提供，这就是单机结构。单机结构的缺点：
单机的处理能力是有限的，当业务增长到一定程度的时候，单机的硬件资源将无法满足业务需求。此时便出现了集群模式。

2️⃣集群架构

单机处理到达瓶颈的时候，工程师就把单机复制几份，这样就构成了一个“集群”。集群中每台服务器就叫做这个集群的一个“节点”，所有节点构成了一个集群。每个节点都提供相同的服务，那么这样系统的处理能力就相当于提升了好几倍(有几个节点就相当于提升了多少倍)。

负载均衡服务器
问题是用户的请求究竟由哪个节点来处理呢？最好能够让此时此刻负载较小的节点来处理，这样使得每个节点的压力都比较平均。要实现这个功能，就需要在所有节点之前增加一个“调度者”的角色，用户的所有请求都先交给它，然后它根据当前所有节点的负载情况，决定将这个请求交给哪个节点处理。这个“调度者”就是负载均衡服务器。
特点
集群结构的好处就是系统易于扩展。如果随着系统业务的发展，当前的系统又支撑不住了，那么给这个集群再增加节点就行了。但是，当业务发展到一定程度的时候，会产生一个问题——无论怎么增加节点，整个集群性能的提升效果并不明显了。这时候，就需要使用微服务结构了。

3️⃣分布式架构

从单机结构到集群结构，业务代码基本不需要作任何修改，工程师要做的仅仅是多部署几台服务器，每台服务器上运行相同的代码就行了。但是，从集群结构演进到微服务结构，之前的代码就需要发生较大的改动。所以对于新系统，系统设计之初就采用微服务架构，这样后期运维的成本更低。但如果一套老系统需要升级成微服务结构的话，那就得对代码大动干戈了。所以，对于老系统而言，究竟是继续保持集群模式，还是升级成微服务架构，这需要架构师深思熟虑、权衡投入产出比。

分布式结构就是将一个完整的系统，按照业务功能，拆分成一个个独立的子系统。在分布式结构中，每个子系统就被称为“服务”。这些子系统能够独立运行在 web 容器中，它们之间通过 RPC 方式通信。

举个例子，假设需要开发一个在线商城。按照微服务的思想，需要按照功能模块拆分成多个独立的服务，如：用户服务、产品服务、订单服务、后台管理服务、数据分析服务等等。这一个个服务都是一个个独立的项目，可以独立运行。如果服务之间有依赖关系，那么通过 RPC 方式调用。

分布式架构优点

1. 系统之间的耦合度大大降低，可以独立开发、独立部署、独立测试，系统与系统之间的边界非常明确，排错也变得相当容易，开发效率大大提升。
2. 系统之间的耦合度降低，从而系统更易于扩展，可以针对性地扩展某些服务。假设商城要搞大促，下单量可能会大大提升，因此可以针对性地提升订单系统、产品系统的节点数量，而对于后台管理系统、数据分析系统而言，节点数量维持原有水平即可。
3. 服务的复用性更高。比如，将用户系统作为单独的服务后，该公司所有的产品都可以使用该系统作为用户系统，无需重复开发。

四、区别联系

1. 集群主要的使用场景是为了分担请求的压力，也就是在几个服务器上部署相同的应用程序，来分担客户端请求。

当压力进一步增大的时候，可能在需要存储的部分，MySQL 无法面对很多的写压力。因为在 MySQL 做成集群之后，主要的写压力还是在 master 的机器上面，其他 slave 机器无法分担写压力，从而这个时候，也就引出来分布式。

分布式的主要应用场景是单台机器已经无法满足这种性能的要求，必须要融合多个节点，并且节点之间是有交互的。相当于在写 MySQL 的时候，每个节点存储部分数据，也就是分布式存储的由来。在存储一些非结构化数据：静态文件、图片、pdf、小视频 ... 这些也就是分布式文件系统的由来。

2. 分布式是指多个系统协同合作完成一个特定任务的系统。分布式是解决中心化管理的问题，如果把所有的任务叠加到一个节点处理，太慢了。所以把一个大的问题拆分为多个小的问题，并分别解决，最终协同合作。分布式的主要工作是分解任务，将职能拆解。

3. 集群主要是简单加机器解决问题，对于问题本身不做任何分解。

分布式处理里必然包含任务分解与答案归并。分布式中的某个子任务系统，可能由一个集群来代替；集群中任一节点，都是做一个完整的任务。

集群和分布式都是由多个节点组成，但是集群之间的通信协调基本不需要；而分布式各个节点的通信协调必不可少。

将一套系统拆分成不同子系统部署在不同服务器上，这叫分布式。
然后部署多个相同的子系统在不同的服务器上，这叫集群。
部署在不同服务器上的同一个子系统，叫做负载均衡。