一、分布式領(lǐng)域所說(shuō)的同步與異步通信環(huán)境具體是指什么

在分布式領(lǐng)域，同步和異步通信環(huán)境是指不同的通信模型。這兩種通信模型都可以用于在分布式系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)程間的通信。

同步通信環(huán)境中，發(fā)送方需要等待接收方確認(rèn)才能繼續(xù)執(zhí)行下面的操作，直到接收方已經(jīng)成功接收到消息后，發(fā)送方才會(huì)被釋放繼續(xù)執(zhí)行。這意味著，在同步通信環(huán)境中，發(fā)送方和接收方必須遵循嚴(yán)格的同步規(guī)則，以便協(xié)同工作和溝通。同步通信環(huán)境可以確保消息的可靠性和順序性，但也可能會(huì)導(dǎo)致隊(duì)列阻塞和死鎖等問(wèn)題。

異步通信環(huán)境中，發(fā)送方并不需要等待接收方確認(rèn)，即使接收方并沒(méi)有響應(yīng)，發(fā)送方仍然可以繼續(xù)執(zhí)行下面的操作。在異步通信環(huán)境中，每個(gè)進(jìn)程都可以獨(dú)立地執(zhí)行，并且不需要等待其他進(jìn)程的響應(yīng)。這種自由度可能會(huì)帶來(lái)更高的性能和更好的并行性，但也可能會(huì)導(dǎo)致一些不確定性，例如消息丟失或亂序到達(dá)等問(wèn)題。

二、分布式概述

1、什么是分布式系統(tǒng)

多個(gè)計(jì)算機(jī)或設(shè)備組合起來(lái)一起工作的系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是在使用者看來(lái)，所有的接口看似都是由一個(gè)系統(tǒng)提供的；設(shè)備之間需要使用網(wǎng)絡(luò)通信；某個(gè)設(shè)備發(fā)生故障后，其他的設(shè)備可能是可用的。如WEB服務(wù)，存儲(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)存儲(chǔ)服務(wù)宕機(jī)后，應(yīng)用服務(wù)可能還會(huì)使用緩存繼續(xù)提供服務(wù)。如電話服務(wù)，系統(tǒng)由轉(zhuǎn)機(jī)和終端共同提供服務(wù)，各個(gè)設(shè)備通過(guò)電話線通信。

網(wǎng)絡(luò)上很多文章所說(shuō)的分布式大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)的WEB系統(tǒng)，這是由于活躍著大多是WEB系統(tǒng)相關(guān)開(kāi)發(fā)人員。但事實(shí)上分布式系統(tǒng)沒(méi)有那么單一，也沒(méi)有那么復(fù)雜，目前我們所使用的服務(wù)基本上都是分布式系統(tǒng)而分布式系統(tǒng)也僅僅是一組設(shè)備組成的工作集合。

2、為什么需要分布式系統(tǒng)

從分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)說(shuō)起，如果需要大數(shù)據(jù)量、高可用、可擴(kuò)展、高性能，那么就需要分布式系統(tǒng)。如：

電話系統(tǒng)使用分布式設(shè)計(jì)，目的是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性和可用性。WEB系統(tǒng)使用分布式設(shè)計(jì)，目的是提高可用性和并發(fā)以及性能。

3、什么是分布式技術(shù)

多個(gè)計(jì)算機(jī)組合使用時(shí)，會(huì)面臨一些問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備故障、并發(fā)等問(wèn)題，而分布式技術(shù)就是為了解決這些問(wèn)題的。

RPC 技術(shù)解決多個(gè)設(shè)備的通信問(wèn)題。復(fù)制技術(shù)解決數(shù)據(jù)的備份問(wèn)題和提升性能和并發(fā)。分片技術(shù)解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量問(wèn)題和提升性能。分布式鎖解決多個(gè)計(jì)算機(jī)組合時(shí)的并發(fā)讀寫(xiě)問(wèn)題。分布式緩存解決多個(gè)應(yīng)用服務(wù)時(shí)本地緩存的一致性問(wèn)題。分布式事務(wù)解決多個(gè)設(shè)備行為的一致性和隔離性問(wèn)題。

4、分布式系統(tǒng)的演變

集中式系統(tǒng)非集中式系統(tǒng)混合系統(tǒng)

5、分布式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

提升系統(tǒng)并發(fā)、性能、可用性、擴(kuò)展性、伸縮性等能力；節(jié)省成本，利用有限的計(jì)算機(jī)資源提供更好的服務(wù)；

缺點(diǎn)：

多個(gè)設(shè)備的操作一致性和并發(fā)問(wèn)題：用戶一個(gè)操作需要多個(gè)設(shè)備的多個(gè)操作時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)操作失敗后各個(gè)設(shè)備的回滾和并發(fā)操作時(shí)的問(wèn)題。通常使用分布式事務(wù)技術(shù)盡可能的解決，較好的方式還是避免。多個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題：無(wú)狀態(tài)服務(wù)的復(fù)制無(wú)需關(guān)注，但有狀態(tài)服務(wù)的復(fù)制由于通信延遲和并發(fā)原因會(huì)使得多個(gè)副本上數(shù)據(jù)不一致。通常使用一致性算法解決（Raft）。多個(gè)設(shè)備的通信問(wèn)題：由于需要通絡(luò)進(jìn)行通信，因此當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障或波動(dòng)后就會(huì)造成設(shè)備之間的通信斷開(kāi)問(wèn)題。通常使用重試和Fullback機(jī)制等解決。設(shè)備的故障率問(wèn)題：集中式系統(tǒng)只有一臺(tái)設(shè)備，可以通過(guò)優(yōu)化環(huán)境減小故障率，而分布式系統(tǒng)中多個(gè)設(shè)備組合使用加大了故障率。通常使用復(fù)制技術(shù)提升系統(tǒng)高可用。

6、分布式系統(tǒng)的類型

實(shí)際上，一個(gè)系統(tǒng)可能不僅僅是由某一類型的分布式系統(tǒng)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的，很可能是多個(gè)分布式類型的系統(tǒng)之間的相互組合，又構(gòu)成一個(gè)大的分布式系統(tǒng)。

如WEB服務(wù)中，本身是一個(gè)分布式信息系統(tǒng)，但其中可能使用了分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和消息系統(tǒng)，還可能使用了分布式計(jì)算系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析。

分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)分布式計(jì)算系統(tǒng)分布式信息系統(tǒng)分布式嵌入系統(tǒng)

7、分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

分布式系統(tǒng)需要大量機(jī)器協(xié)作，面臨諸多的挑戰(zhàn)：

異構(gòu)的機(jī)器與網(wǎng)絡(luò)：分布式系統(tǒng)中的機(jī)器，配置不一樣，其上運(yùn)行的服務(wù)也可能由不同的語(yǔ)言、架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，因此處理能力也不一樣；節(jié)點(diǎn)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，而不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供的網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延時(shí)、丟包率又不一樣。怎么保證大家齊頭并進(jìn)，共同完成目標(biāo)，這是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。普遍的節(jié)點(diǎn)故障：雖然單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障概率較低，但節(jié)點(diǎn)數(shù)目達(dá)到一定規(guī)模，出故障的概率就變高了。分布式系統(tǒng)需要保證故障發(fā)生的時(shí)候，系統(tǒng)仍然是可用的，這就需要監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，在節(jié)點(diǎn)故障的情況下將該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的計(jì)算、存儲(chǔ)任務(wù)轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)。不可靠的網(wǎng)絡(luò)：節(jié)點(diǎn)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，而網(wǎng)絡(luò)是不可靠的。可能的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題包括：網(wǎng)絡(luò)分割、延時(shí)、丟包、亂序。相比單機(jī)過(guò)程調(diào)用，網(wǎng)絡(luò)通信最讓人頭疼的是超時(shí)：節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)B發(fā)出請(qǐng)求，在約定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到節(jié)點(diǎn)B的響應(yīng)，那么B是否處理了請(qǐng)求，這個(gè)是不確定的。

延伸閱讀1：同步的理解

同步就是指一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行某個(gè)請(qǐng)求的時(shí)候，若該請(qǐng)求需要一段時(shí)間才能返回信息，那么這個(gè)進(jìn)程將會(huì)一直等待下去，直到收到返回信息才繼續(xù)執(zhí)行下去；同步就相當(dāng)于是 當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)端，在等待服務(wù)端響應(yīng)的請(qǐng)求時(shí)，客戶端不做其他的事情。當(dāng)服務(wù)端做完了才返回到客戶端。這樣的話客戶端需要一直等待。用戶使用起來(lái)會(huì)有不友好。