1 集群和分布式

系统性能扩展方式：

Scale UP：垂直扩展，向上扩展，增强，性能更强的计算机运行同样的服务
Scale Out：水平扩展，向外扩展，增加设备，并行地运行多个服务调度分配问题，Cluster

垂直扩展不再提及

随着计算机性能的增长，其价格会成倍增长

单台计算机的性能是有上限的，不可能无限制地垂直扩展

多核CPU意味着即使是单台计算机也可以并行的。那么，为什么不一开始就并行化技术？

1.1 集群Cluster

Cluster：集群，为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成的单个系统

Cluster分为三种类型：

LB：Load Balancing，负载均衡，多个主机组成，每个主机只承担一部分访问请求
HA：High Availiablity，高可用，避免SPOF (Single Point Of Failure)

MTBF：Mean Time Between Failure 平均无故障时间，正常时间

MTTR：Mean Time To Restoration ( repair ) 平均恢复前时间，故障时间

A = MTBF/(MTBF+MTTR) (0,1) : 99%,99.5%,99.9%,99.99%,99.999%

SLA：服务等级协议(简称：SLA，全称：Service Level Agreement)。是在一定开销下为保障服务的性能和可用性，服务提供商与用户间定义的一种双方认可的协定。通常这个开销是驱动提供服务质量的主要因素。在常规的领域中，总是设定所谓的三个9，四个9来进行表示，当没有达到这种水平的时候，就会有—系列的惩罚措施，而运维，最主要的目标就是达成这种服务水平。
```
1年 = 365天 = 8760小时
90 = (1-90%)*365=36.5天
99 = 8760 * 1% = 87.6小时
99.9 = 8760 * 0.1% = 8760 * 0.001 = 8.76小时
99.99 = 8760 * 0.0001 = 0.876小时 = 0.876 * 60 = 52.6分钟
99.999 = 8760 * 0.00001 = 0.0876小时 = 0.0876 * 60 = 5.26分钟
99.9999 = (1-99.9999%)*365*24*60*60=31秒
```
HPC：High-preformance computing，高性能；https://top500.org/

1.2 分布式系统

分布式存储：Ceph，GlusterFS，FastDFS，MogileFS
分布式计算：hadoop，Spark

分布式常见应用

分布式应用--服务按照功能拆分，使用微服务
分布式静态资源--静态资源放在不同的存储集群上
分布式数据和存储--使用key-value缓存系统
分布式计算--对特殊业务使用分布式计算，比如Hadoop集群

1.3 集群和分布式

集群：同一个业务系统，部署在多台服务器上。集群中，每一台服务器实现的功能没有差别，数据和代码都是—样的
分布式：一个业务被拆成多个子业务，或者本身就是不同的业务，部署在多台服务器上。分布式中，每一台服务器实现的功能是有差别的，数据和代码也是不一样的，分布式每台服务器功能加起来，才是完整的业务

分布式是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的，而集群则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率。

对于大型网站，访问用户很多，实现一个群集，在前面部署一个负载均衡服务器，后面几台服务器完成同—业务。如果有用户进行相应业务访问时，负载均衡器根据后端哪台服务器的负载情况，决定由给哪一台去完成响应，并且一台服务器垮了，其它的服务器可以顶上来。分布式的每一个节点，都完成不同的业务，如果—个节点垮了，那这个业务可能就会失败

1.4 集群设计原则

可扩展性―集群的横向扩展能力

可用性―无故障时间(SLA service level agreement)

性能—访问响应时间

容量—单位时间内的最大并发吞吐量(C10K并发问题)

1.5 集群设计实现

1.5.1 基础设施层面

提升硬件资源性能—从入口防火墙到后端web server均使用更高性能的硬件资源

多域名—DNS轮询A记录解析

多入口—将A记录解析到多个公网IP入口

多机房—同城+异地容灾

CDN(Content Delivery Network)—基于GSLB(Global Server Load Balance)实现全局负载均衡，如：DNS

1.5.2 业务层面

分层：安全层、负载层、静态层、动态层、(缓存层、存储层)持久化与非持久化

分割：基于功能分割大业务为小服务

分布式：对于特殊场景的业务，使用分布式计算

1.6 LB Cluster负载均衡集群

1.6.1 按实现方式划分

硬件

F5 BIG-IP

Citrx Netscaler

A10 A10

软件

lvs：Linux Virtual Server，阿里四层SLB(Server Load Balance)使用

nginx：支持七层调度，阿里七层SLB使用Tengine

haproxy：支持七层调度
ats：Apache Traffic Server，yahoo捐助给apache

perlbal：Perl编写

pound

1.6.2 基于工作的协议层次划分

传输层(通用)：DNAT和DPORT

LVS：
nginx：stream
haproxy：mode tcp
应用层（专用)：针对特定协议，常称为proxy server
http：nginx, httpd, haproxy(mode http), ...
fastcgi：nginx, httpd, ...
mysql：mysql-proxy, mycat...

1.6.3 负载均衡的会话保持

session sticky：同一用户调度固定服务器

Source IP：LVS sh算法（对某—特定服务而言）
Cookie
session replication：每台服务器拥有全部session

session multicast cluster
session server：专门的session服务器

Memcached，Redis

1.7 HA高可用集群实现

keepalived：vrrp协议

Ais：应用接口规范

heartbeat
cman+rgmanager(RHCS)
coresync_pacemaker

23.Linux-Virtual-Server（1）：集群和分布式