一、目录服务(ZooKeeper)
分布式系统是一个由很多进程组成的整体,这个整体中每个成员部分,都会具备一些状态,比如负载情况,对某些数据的掌握等等。而这些和其他进程相关的数据,在故障恢复、扩容缩容的时候变得非常重要。
简单的分布式系统,可以通过静态的配置文件来记录这些数据:进程之间的连接对应关系,它们的IP地址和端口等等。然而,一个自动化程度高的分布式系统,必然要求这些状态数据都是动态保存的。这样才能让程序自己去做容灾和负载均衡的工作。
一些程序员会专门自己编写一个DIR服务(目录服务),来记录集群中进程的运行状态。集群中进程会和这个DIR服务产生自动关联,这样在容灾、扩容、负载均衡的时候,就可以自动根据这些DIR服务里的数据,来调整请求的发送目地,从而达到绕开故障机器、或连接到新的服务器的操作。
然而,如果只是用一个进程来充当这个工作,那么这个进程就成为了这个集群的“单点”——意思就是,如果这个进程故障了,那么整个集群可能都无法运行的(单点故障)。所以存放集群状态的目录服务也需要是分布式的。幸好有ZooKeeper这个优秀的开源软件,它正是一个分布式的目录服务器。
ZooKeeper可以简单启动奇数个进程,来形成一个小的目录服务集群。这个集群会提供给所有其他进程,进行读写其巨大的“配置树”的能力。这些数据不仅仅会存放在一个Zookeeper进程中,而是会根据一套非常安全的算法,让多个进程来承载。这让Zookeeper成为一个优秀的分布式数据保存系统。
由于Zookeeper的数据存储结构,是一个类似文件目录的树状系统,所以我们常常会利用它的功能,把每个进程都绑定到其中一个“分枝”上,然后通过检查这些“分支”,来进行服务器请求的转发,就能简单的解决请求路由(由谁去做)的问题。另外还可以在这些“分支”上标记进程的负载的状态,这样负载均衡也很容易做了。
目录服务是分布式系统中最关键的组件之一。而ZooKeeper是一个很好的开源软件,正好是用来完成这个任务。
二、消息队列服务(ActiveMQ、ZeroMQ、Jgroups)
两个进程间如果要跨机器通讯,我们几乎都会用TCP/UDP这些协议。但是直接使用网络API去编写跨进程通讯,是一件非常麻烦的事情。除了要编写大量的底层socket代码外,还要处理诸如:如何找到要交互数据的进程,如何保障数据包的完整性不至于丢失,如果通讯的对方进程挂掉了,或者进程需要重启应该怎样等等这一系列问题。这些问题包含了容灾扩容、负载均衡等一系列的需求。
为了解决分布式系统进程间通讯的问题,人们总结出一个有效的模型,就是“消息队列”模型。消息队列模型,就是把进程间的交互,抽象成对一个个消息的处理,而对于这些消息,都有一些“队列”,也就是管道,来对消息进行暂存。每个进程都可以访问一个或者多个队列,从里面读取消息(消费)或写入消息(生产)。由于有一个缓存的管道,可以放心地对进程状态进行变化。当进程起来的时候,它会自动去消费消息就可以了。而消息本身的路由,也是由存放的队列决定的,这样就把复杂的路由问题,变成了如何管理静态的队列的问题。
一般的消息队列服务,都是提供简单的“投递”和“收取”两个接口,但是消息队列本身的管理方式却比较复杂,一般来说有两种。一部分的消息队列服务,提倡点对点的队列管理方式:每对通信节点之间,都有一个单独的消息队列。这种做法的好处是不同来源的消息,可以互不影响,不会因为某个队列的消息过多,挤占了其他队列的消息缓存空间。而且处理消息的程序也可以自己来定义处理的优先级——先收取、多处理某个队列,而少处理另外一些队列。
但是这种点对点的消息队列,会随着集群的增长而增加大量的队列,这对于内存占用和运维管理都是一个复杂的事情。因此更高级的消息队列服务,开始可以让不同的队列共享内存空间,而消息队列的地址信息、建立和删除,都采用自动化的手段。——这些自动化往往需要依赖上文所述的“目录服务”,来登记队列的ID对应的物理IP和端口等信息。比如很多开发者使用ZooKeeper来充当消息队列服务的中央节点;而类似Jgropus这类软件,则自己维护一个集群状态来存放各节点信息。
另外一种消息队列,则类似一个公共的邮箱。一个消息队列服务就是一个进程,任何使用者都可以投递或收取这个进程中的消息。这样对于消息队列的使用更简便,运维管理也比较方便。不**过这种用法下,任何一个消息从发出到处理,最少经过两次进程间通信,其延迟是相对比较高的。**并且由于没有预定的投递、收取约束,所以也比较容易出BUG。
不管使用哪种消息队列服务,在一个分布式服务器端系统中,进程间通讯都是必须要解决的问题,所以作为服务器端程序员,在编写分布式系统代码的时候,使用的最多的就是基于消息队列驱动的代码,这也直接导致了EJB3.0把“消息驱动的Bean”加入到规范之中。
三、事务系统
在分布式的系统中,事务是最难解决的技术问题之一。由于一个处理可能分布在不同的处理进程上,任何一个进程都可能出现故障,而这个故障问题则需要导致一次回滚。这种回滚大部分又涉及多个其他的进程。这是一个扩散性的多进程通讯问题。要在分布式系统上解决事务问题,必须具备两个核心工具:一个是稳定的状态存储系统;另外一个是方便可靠的广播系统。
事务中任何一步的状态,都必须在整个集群中可见,并且还要有容灾的能力。这个需求,一般还是由集群的“目录服务”来承担。如果我们的目录服务足够健壮,那么我们可以把每步事务的处理状态,都同步写到目录服务上去。Zookeeper再次在这个地方能发挥重要的作用。
如果事务发生了中断,需要回滚,那么这个过程会涉及到多个已经执行过的步骤。也许这个回滚只需要在入口处回滚即可(加入那里有保存回滚所需的数据),也可能需要在各个处理节点上回滚。如果是后者,那么就需要集群中出现异常的节点,向其他所有相关的节点广播一个“回滚!事务ID是XXXX”这样的消息。这个广播的底层一般会由消息队列服务来承载,而类似Jgroups这样的软件,直接提供了广播服务。
虽然现在我们在讨论事务系统,但实际上分布式系统经常所需的“分布式锁”功能,也是这个系统可以同时完成的。所谓的“分布式锁”,也就是一种能让各个节点先检查后执行的限制条件。如果我们有高效而原子操作的目录服务,那么这个锁状态实际上就是一种“单步事务”的状态记录,而回滚操作则默认是“暂停操作,稍后再试”。这种“锁”的方式,比事务的处理更简单,因此可靠性更高,所以现在越来越多的开发人员,愿意使用这种“锁”服务,而不是去实现一个“事务系统”。
四、自动部署工具(Docker)
**由于分布式系统最大的需求,是在运行时(有可能需要中断服务)来进行服务容量的变更:扩容或者缩容。**而在分布式系统中某些节点故障的时候,也需要新的节点来恢复工作。这些如果还是像老式的服务器管理方式,通过填表、申报、进机房、装服务器、部署软件……这一套做法,那效率肯定是不行。
**在分布式系统的环境下,我们一般都是采用“池”的方式来管理服务。**我们预先会申请一批机器,然后在某些机器上运行服务软件,另外一些则作为备份。显然我们这一批服务器不可能只为某一个业务服务,而是会提供多个不同的业务承载。那些备份的服务器,则会成为多个业务的通用备份“池”。随着业务需求的变化,一些服务器可能“退出”A服务而“加入”B服务。
这种频繁的服务变化,依赖高度自动的软件部署工具。我们的运维人员,应该掌握开发人员提供的部署工具,而不是厚厚的手册,来进行这类运维操作。**一些比较有经验的开发团队,会统一所有的业务底层框架,以期大部分的部署、配置工具都能用一套通用的系统来进行管理。**而开源界,也有类似的尝试,最广为人知的莫过于RPM安装包格式,然而RPM的打包方式还是太复杂,不太符合服务器端程序的部署需求。所以后来又出现了Chef为代表的可编程的通用部署系统。
在虚拟机技术出现之后,PaaS平台为自动部署提供了强大的支持:如果我们是按某个PaaS平台的规范来编写的应用,可以完全把程序丢给平台去部署,其承载量计算、部署规划都自动完成了。这方面的佼佼者是Google的AppEngine:我们可以直接用Eclipse开发一个本地的Web应用,然后上传到AppEngine里面,所有的部署就完成了。AppEngine会自动的根据对这个Web应用的访问量,来进行扩容、缩容、故障恢复。
然而,真正有革命性的工具,是Docker的出现。虽然虚拟机、沙箱技术早就不是什么新技术,但是真正使用这些技术来作为部署工具的时间却不长。Linux高效的轻量级容器技术,提供了部署方面的便利性——可以在各种库、协作软件的环境下打包应用程序,然后随意的部署在任何一个Linux系统上。
为了管理大量的分布式服务器端进程,我们确实需要花很多功夫,优化其部署管理的工作。统一服务器端进程的运行规范,是实现自动化部署管理的基本条件。我们可以根据“操作系统”作为规范,采用Docker技术;也可以根据“Web应用”作为规范,采用某些PaaS平台技术;或者自己定义一些更具体的规范,自己开发完整的分布式计算平台。
五、日志服务(log4j)
基础学习:
前端最基础的就是 HTML , CSS 和 JavaScript 。
网页设计:HTML和CSS基础知识的学习
HTML是网页内容的载体。内容就是网页制作者放在页面上想要让用户浏览的信息,可以包含文字、图片、视频等。
CSS样式是表现。就像网页的外衣。比如,标题字体、颜色变化,或为标题加入背景图片、边框等。所有这些用来改变内容外观的东西称之为表现。
动态交互:JavaScript基础的学习
JavaScript是用来实现网页上的特效效果。如:鼠标滑过弹出下拉菜单。或鼠标滑过表格的背景颜色改变。还有焦点新闻(新闻图片)的轮换。可以这么理解,有动画的,有交互的一般都是用JavaScript来实现的。