分布式系統(tǒng)的類別和漏洞

1.1 分布式系統(tǒng)的類

存在多種觀點(diǎn)、模型和部署來(lái)表征分布式系統(tǒng)。這些包括在物理資源聚合級(jí)別（例如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或云系統(tǒng)）定義分布式系統(tǒng)，在中間件級(jí)別（例如，發(fā)布-訂閱、分布式對(duì)象平臺(tái)或Web服務(wù)）定義它，或者根據(jù)分布式系統(tǒng)提供的服務(wù)（例如，數(shù)據(jù)庫(kù)或分類賬）定義它。雖然文獻(xiàn)中存在一系列定義，但分布式系統(tǒng)可以通過(guò)鏈接資源的協(xié)調(diào)模式或利用它們的服務(wù)的規(guī)范進(jìn)行廣泛分類。一個(gè)廣泛的類別是分散控制，其中單個(gè)資源主要與其“相鄰”資源相互作用。另一大類通過(guò)通信過(guò)程（如消息傳遞）將分布式資源連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各種形式的虛擬控制/協(xié)調(diào)控制。因此，基于這種通信和協(xié)調(diào)模型，分布式系統(tǒng)可以分為以下兩大類。

• ?在沒(méi)有集中協(xié)調(diào)服務(wù)的情況下，分布式實(shí)體之間的分散點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)（P2P）系統(tǒng)代表了這類分布式系統(tǒng)。分散式非定時(shí)控制是此類系統(tǒng)的突出特征。例如，Kademlia，Napster，Gnutella等系統(tǒng)以及許多其他分布式文件和音樂(lè)共享/存儲(chǔ)系統(tǒng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及在線游戲系統(tǒng)都屬于此類別。
• 跨分布式資源和服務(wù)的協(xié)調(diào)?聚類：這是一個(gè)廣泛的類，當(dāng)細(xì)分為兩個(gè)協(xié)調(diào)子類時(shí)，最好理解，即（a）資源的協(xié)調(diào)以及（b）服務(wù)的協(xié)調(diào)。我們將在本章中使用這兩個(gè)協(xié)調(diào)抽象。分布式系統(tǒng)的范圍包括客戶端-服務(wù)器模型、n層多租戶模型、彈性按需地理分散的資源聚合（云-公共、私有、混合、多云、大數(shù)據(jù)服務(wù)、高性能計(jì)算）和事務(wù)性服務(wù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)、賬本、存儲(chǔ)系統(tǒng)或鍵值存儲(chǔ)（KVS）。Google File System、Amazon Web Services、Azure和Apache Cassandra就是這類的簡(jiǎn)單示例。雖然此類可能看起來(lái)既廣泛又多樣，但協(xié)調(diào)抽象（針對(duì)資源或服務(wù)）直接表征了分布式的類型系統(tǒng)分為這兩個(gè)子類。在這兩種情況下，這些系統(tǒng)通常通過(guò)通信交換和協(xié)調(diào)服務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)，其預(yù)期結(jié)果是提供“虛擬集中式系統(tǒng)”。其中確保因果關(guān)系、任務(wù)順序、復(fù)制處理和一致性等屬性。在文獻(xiàn)中，客戶端-服務(wù)器系統(tǒng)、云計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等都有離散的定義，盡管提供虛擬的“集中/協(xié)調(diào)”行為是它們的共同特征。

注意：

分布式系統(tǒng)中有許多細(xì)微的安全性。一種觀點(diǎn)側(cè)重于在資源和服務(wù)分散的分布式系統(tǒng)中提供安全性的概念和機(jī)制。另一種觀點(diǎn)考慮使用分發(fā)作為提供安全性的一種手段，例如，密鑰的分散與集中式密鑰存儲(chǔ)或使用虛擬機(jī)（VM）來(lái)分區(qū)和隔離資源和應(yīng)用程序。此KA側(cè)重于前一類“分布式系統(tǒng)中的安全性”。但是，它還討論了后一種觀點(diǎn)，因?yàn)榉稚⒌陌踩珯C(jī)制通常在邏輯上在分散的資源上執(zhí)行，從而導(dǎo)致需要上述類別分散或協(xié)調(diào)集群。

值得強(qiáng)調(diào)的是，分布式系統(tǒng)架構(gòu)通常是多個(gè)層的聚合，其中每一層都建立在下層提供的服務(wù)和整個(gè)發(fā)行版提供的協(xié)調(diào)服務(wù)之上。在最低級(jí)別，特定設(shè)備中的資源（內(nèi)存、計(jì)算、存儲(chǔ)、通信）通過(guò)該設(shè)備上提供的操作系統(tǒng)原語(yǔ)進(jìn)行訪問(wèn)。分布式服務(wù)，例如命名、時(shí)間同步、分布式文件系統(tǒng)，是通過(guò)在各個(gè)設(shè)備上運(yùn)行的不同組件和服務(wù)的交互來(lái)組裝的。較高層建立在較低層和服務(wù)之上，以提供其他功能和應(yīng)用程序。每個(gè)級(jí)別的分布式系統(tǒng)不同組件之間的交互由支持許多不同通信方式的中間件框架提供：消息傳遞、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）、分布式對(duì)象平臺(tái)、發(fā)布-訂閱體系結(jié)構(gòu)、企業(yè)服務(wù)總線。因此，分布式應(yīng)用程序通過(guò)分布式組件和服務(wù)的交互和協(xié)調(diào)以分層（或分層）的方式實(shí)現(xiàn)。在這些架構(gòu)中，每一層的去中心化和協(xié)調(diào)可能不同，從而導(dǎo)致去中心化和協(xié)調(diào)模式的混合組合。我們向讀者推薦操作系統(tǒng)和虛擬化CyBOK知識(shí)領(lǐng)域，了解有關(guān)訪問(wèn)基本資源和書籍，以進(jìn)一步閱讀有關(guān)分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和中間件的信息。