Was wird verteilt?

Distributed ist eine Rechen- und Datenverarbeitungsmethode, die Rechenaufgaben oder Daten zur Verarbeitung auf mehrere Computer oder Knoten verteilt. Sie kann hohe Leistung, hohe Verfügbarkeit und elastische Rechen- und Datenverarbeitungsfunktionen bereitstellen, um den Anforderungen unterschiedlicher Maßstäbe und Komplexität gerecht zu werden Anwendungsanforderungen, das Design und die Implementierung verteilter Systeme stehen auch vor einigen Herausforderungen, wie z. B. Datenkonsistenz, Leistungsoptimierung, Fehlerbehandlung und Debugging usw. Programmierer müssen über solide Kenntnisse und Fähigkeiten über verteilte Systeme verfügen, um zuverlässige und effiziente verteilte Systeme entwerfen und erstellen zu können.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 10-System, DELL G3-Computer.

Verteilung ist eine Rechen- und Datenverarbeitungsmethode, die Rechenaufgaben oder Daten zur Verarbeitung auf mehrere Computer oder Knoten verteilt. Ein verteiltes System besteht aus mehreren unabhängigen Computern oder Knoten, bei denen es sich um physische Maschinen an verschiedenen geografischen Standorten oder um virtuelle Maschinen oder Container handeln kann.

In einem verteilten System kann jeder Knoten Aufgaben unabhängig ausführen, ohne auf den Status oder die Ressourcen anderer Knoten angewiesen zu sein. Knoten kommunizieren und koordinieren über das Netzwerk, um die Funktionen des gesamten Systems zu vervollständigen. Verteilte Systeme zeichnen sich in der Regel durch hohe Verfügbarkeit, Fehlertoleranz und Skalierbarkeit aus und können umfangreiche Rechen- und Datenverarbeitungsaufgaben bewältigen.

Beim Entwurf und der Implementierung verteilter Systeme müssen die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:

Kommunikation: Knoten kommunizieren über das Netzwerk, um Daten und Nachrichten zu übertragen. Für die Kommunikation können verschiedene Protokolle und Kommunikationsmethoden verwendet werden, z. B. TCP/IP, HTTP, Nachrichtenwarteschlange usw. Kommunikationszuverlässigkeit, Latenz und Durchsatz sind wichtige Faktoren, die beim Entwurf verteilter Systeme berücksichtigt werden müssen.

Datenkonsistenz: In einem verteilten System werden Daten normalerweise auf verschiedenen Knoten gespeichert. Um die Datenkonsistenz sicherzustellen, müssen geeignete Datenreplikations- und Synchronisierungsmechanismen eingeführt werden. Zu den gängigen Datenkonsistenzmodellen gehören starke Konsistenz, schwache Konsistenz und letztendliche Konsistenz. Die Auswahl eines geeigneten Datenkonsistenzmodells kann auf spezifischen Anwendungsszenarien und Anforderungen basieren.

Fehlertoleranz: Knoten in einem verteilten System können ausfallen oder das Netzwerk kann getrennt werden. Um die Fehlertoleranz des Systems zu verbessern, muss ein geeigneter Fehlertoleranzmechanismus eingeführt werden. Redundante Knoten können beispielsweise zum Sichern von Daten oder Aufgaben verwendet werden. Wenn der primäre Knoten ausfällt, kann der Backup-Knoten die Arbeit übernehmen, um den normalen Betrieb des Systems sicherzustellen.

Lastausgleich: Verteilte Systeme sind normalerweise mit einer großen Anzahl von Anforderungen und Aufgaben konfrontiert. Um die Last jedes Knotens auszugleichen, muss eine Lastausgleichsstrategie übernommen werden. Durch den Lastausgleich können Anforderungen und Aufgaben basierend auf der Leistung und den Lastbedingungen des Knotens verschiedenen Knoten zugewiesen werden, um die Systemleistung und den Durchsatz zu verbessern.

Skalierbarkeit: Verteilte Systeme können je nach Bedarf horizontal oder vertikal erweitert werden. Die horizontale Erweiterung erhöht die Verarbeitungskapazitäten des Systems durch das Hinzufügen weiterer Knoten, während die vertikale Erweiterung die Verarbeitungskapazitäten des Systems durch die Verbesserung der Leistung eines einzelnen Knotens erhöht. Durch die Auswahl der geeigneten Skalierungsmethode können Entscheidungen auf der Grundlage von Systemengpässen und Ressourcenbeschränkungen getroffen werden.

Sicherheit: Daten und Kommunikation in verteilten Systemen können verschiedenen Sicherheitsbedrohungen ausgesetzt sein, wie z. B. Datenlecks, Hijacking und böswillige Angriffe. Um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten, müssen geeignete Sicherheitsmechanismen eingeführt werden, wie z. B. Identitätsauthentifizierung, Datenverschlüsselung und Zugriffskontrolle.

Verteilte Systeme werden häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, z. B. im Cloud Computing, in der Verarbeitung großer Datenmengen, in verteilten Speichern und in verteilten Datenbanken usw. Es kann hohe Leistung, hohe Verfügbarkeit und elastische Rechen- und Datenverarbeitungsfunktionen bereitstellen, um Anwendungsanforderungen unterschiedlicher Größenordnung und Komplexität zu erfüllen. Der Entwurf und die Implementierung verteilter Systeme stehen jedoch auch vor einigen Herausforderungen, wie z. B. Datenkonsistenz, Leistungsoptimierung, Fehlerbehandlung und Debugging. Daher müssen Programmierer über fundierte Kenntnisse und Fähigkeiten über verteilte Systeme verfügen, um zuverlässige und effiziente verteilte Systeme entwerfen und aufbauen zu können.

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