集群、分布式、SOA、微服务的概念及区别

集群

不同服务器部署同一套应用服务对外提供访问，实现服务的负载均衡或者互备(热备，主从等)，指向一种组件的多个实例，形成的逻辑上的整体。单个节点可以提供完整服务。集群是物理形态

问题

“节点对等”是理想集群的一个核心特征，而“Nginx分发”是实现这一特征的最常用技术手段之一。

  • 集群是一种系统架构的目标和组织形式。

  • 节点对等是实现该目标的一种优秀内部结构和设计原则，它使得集群易于扩展和高可用。

  • Nginx分发是实现该目标的一个关键外部工具和流量调度机制，它负责将用户请求合理地分配给内部那些对等的节点，是集群能力的“放大器”。

详细解释

1. “集群中的节点位置对等”与集群的关系

这个概念描述的是集群内部节点的一种理想关系。

  • 什么是对等？
    • 功能对等：每个节点都运行着完全相同的一份代码或服务（例如，都部署了你的Web应用）。
    • 身份对等：从负载均衡器的角度看，这些节点没有本质区别，任何一个节点都可以处理任何一个请求。它们通常是无状态的。
    • 可替代性：如果其中一个节点宕机，其他节点可以立刻接管它的工作，用户不会感知到任何区别（除了可能的短暂性能波动）。
  • 为什么它对集群重要？
    • 实现高可用：正是因为节点对等，当一个节点失败时，流量可以无缝地切换到其他健康节点，从而保证了整个集群服务的高可用性。
    • 实现轻松扩展：当需要处理更多流量时，你只需要简单地增加新的对等节点，并注册到负载均衡器即可。这种水平扩展方式非常直接和高效。
    • 简化管理：管理一堆相同的机器比管理一堆功能各异的机器要简单得多。

所以，“节点对等”是构建一个健壮、可扩展集群的基石。

2. “Nginx的分发”与集群的关系

这个概念描述的是如何访问和利用一个由对等节点组成的集群。

  • Nginx的角色：Nginx在这里扮演的是负载均衡器 和反向代理 的角色。
    • 统一入口：用户不直接访问后端的某个具体节点，而是访问Nginx的地址。Nginx成为了整个集群对外的唯一入口。
    • 流量分发：Nginx接收所有请求，并根据预设的负载均衡算法（如轮询、最小连接数、IP哈希等），将请求“分发”到后端任何一个对等的节点上。
    • 健康检查：Nginx可以定期检查后端节点的健康状态。如果某个节点宕机，Nginx会自动停止将流量分发给它，从而隐藏了后端故障。
  • 它如何与“节点对等”协同工作？
    • 前提：正是因为集群的节点是对等的，Nginx才能进行有效的、随机的分发。如果节点功能不同，Nginx就需要复杂的路由规则，而不是简单的负载均衡。
    • 价值体现：Nginx的分发机制，使得“节点对等”这一架构设计的价值得以实现。它确保了每个对等节点都能被充分利用，共同分担负载。

比喻

把集群想象成一家银行：

  • 集群：就是这家银行本身。
  • 对等节点：就是银行里一排功能完全相同的业务窗口。每个窗口都能办理存款、取款、开户等所有业务。
  • Nginx分发：就是银行的大堂经理。
    • 客户（请求）进入银行，不直接去某个窗口排队，而是先找大堂经理。
    • 大堂经理根据各个窗口的忙碌情况（负载均衡策略），指引客户去某个空闲的窗口（对等节点）办理业务。
    • 如果某个窗口临时关闭（节点宕机），大堂经理就不会再引导客户去那里。

分布式

服务的不同模块部署在不同的服务器上，单个节点不能提供完整服务，需要多节点协调提供服务(也可以是相同组件部署在不同节点、但节点间通过交换信息协作提供服务)，分布式强调的是工作方式

SOA

面向服务的架构，一种设计方法，其中包含多个服务，服务之间通过相互依赖最终提供一系列的功能。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进程中。各个服务之间通过网络调用。

  • 中心化实现：ESB(企业服务总线)，各服务通过ESB进行交互，解决异构系统之间的连通性，通过协议转换、消息解析、消息路由把服务提供者的数据传送到服务消费者。很重，有一定的逻辑，可以解决一些公用逻辑的问题。
  • 去中心化实现：微服务

ESB

一、ESB 的核心定义

ESB，全称为 企业服务总线。它不是一款具体的软件，而是一种架构模式，是传统 SOA 的核心基础设施。

我们可以用一个生动的比喻来理解它：

ESB 就像是企业IT系统的“交通总枢纽”或“中央调度中心”。

想象一个繁忙的城市：

  • 各个部门/建筑 = 各个独立的业务系统（如CRM、ERP、财务系统、库存系统…）。
  • 不同的道路和交通工具 = 不同的通信协议和数据格式（如HTTP, FTP, JMS, 数据库表，XML, JSON, CSV…）。
  • 交通总枢纽 = ESB。

在没有ESB之前，系统之间需要建立大量的“点对点”直连道路，形成一个复杂的蜘蛛网，难以管理。而ESB的引入，建立了一个中央枢纽，所有系统都只连接到这个枢纽上，由它来负责所有的消息路由、转换和调度。

二、ESB 的详细作用

ESB的作用主要体现在它如何简化和管理企业内复杂的系统集成。其主要作用可以归纳为以下几点：

1. 协议转换与集成

  • 作用：解决“语言不通”的问题。
  • 描述：企业内各个遗留系统可能使用完全不同的通信协议。例如，CRM系统使用HTTP/REST，一个老的库存系统可能只支持FTP文件传输，而另一个核心系统可能使用JMS消息队列。ESB能够理解所有这些协议，并在它们之间进行转换。服务消费者只需要用一种协议（如HTTP）向ESB发送请求，ESB会负责用目标系统能理解的协议（如FTP）将请求发送出去。

2. 消息格式转换

  • 作用：解决“数据格式不一”的问题。
  • 描述：不同的系统可能使用不同的数据格式，比如XML、JSON、CSV甚至自定义格式。ESB可以将一种数据格式自动转换成另一种。例如，一个系统输出XML，但另一个系统只接受JSON，ESB可以在中间完成这一转换工作，对两端系统透明。

3. 消息路由

  • 作用：智能决策“消息该去哪里”。
  • 描述：ESB可以根据消息内容、头信息或预定义规则，将消息路由到正确的目的地。
    • 内容路由：例如，一笔订单消息，如果金额大于1万元，就路由到“大客户处理服务”；否则，路由到“普通订单处理服务”。
    • 消息分发：将一个消息同时路由到多个感兴趣的订阅者系统（发布/订阅模式）。

4. 服务编排与聚合

  • 作用：组合多个细粒度服务，形成一个粗粒度的业务流程。
  • 描述：ESB可以将一个复杂的业务请求，分解为多个步骤，调用不同的后端服务，然后将各个服务的响应结果聚合起来，最终返回一个统一的响应给消费者。
    • 例子：一个“创建客户订单”的请求，ESB可能会依次：1）调用客户服务验证客户信息；2）调用库存服务检查并锁定库存；3）调用财务服务计算价格；4）调用订单服务生成最终订单。

5. 统一的安全管理与监控

  • 作用：提供集中式的管控能力。
  • 描述：
    • 安全管理：在ESB层面统一实施身份认证、授权、加密和审计，而不需要每个服务自己实现。
    • 监控与管理：ESB作为一个集中的流量通道，可以非常方便地监控所有服务的运行状态、流量、响应时间和错误率，为运维提供统一的视图。
    • 服务质量：可以实现限流、熔断等功能，防止某个服务被突发流量冲垮。

6. 解耦

  • 作用：这是ESB带来的最核心的架构价值。
  • 描述：服务消费者（客户端）不再需要知道服务提供者的具体网络位置、协议和接口细节。它只需要知道ESB的地址和一个统一的接口。当服务提供者发生变化（如IP地址变更、技术栈升级）时，只需在ESB上进行调整，而所有消费者完全不受影响。这极大地降低了系统间的耦合度。

三、ESB 的优缺点

优点：

  • 集成能力强：是解决企业内异构系统集成的利器。
  • 标准化与管控：促进了企业IT的标准化和集中治理。
  • 复用性高：通过服务编排，可以最大化服务的复用价值。

缺点（这也是微服务架构兴起的原因）：

  • 单点故障风险：ESB本身可能成为系统的单一故障点。
  • 性能瓶颈：所有流量都经过ESB，可能使其成为性能瓶颈。
  • 架构复杂、笨重：ESB产品通常非常庞大、复杂，学习和维护成本高。
  • 与团队结构不匹配：一个集中的ESB团队可能成为开发的瓶颈，不符合敏捷开发中“谁开发，谁负责”的自治原则。

总结

ESB 是 SOA 思想的中心化实现，它通过一个总线式的中间件，为企业提供了强大的集成、转换、路由和治理能力，非常适合整合企业内部大量异构的、遗留的系统。

然而，随着云计算和敏捷开发方法的普及，其中心化、笨重的缺点日益凸显，从而催生了去中心化、轻量级的微服务架构。在微服务架构中，ESB的很多功能被下放到每个服务本身或轻量级的API网关中。

微服务

在 SOA 上做的升华，微服务架构强调的一个重点是业务需要彻底的组件化和服务化，原有的单个业务系统会拆分为多个可以独立开发、设计、运行的小应用。这些小应用之间通过服务完成交互和集成
服务单一职责
轻量级通信：去掉ESB总线，采用restapi通信

区别

维度 集群 分布式 SOA 微服务
核心概念 同一应用的多份拷贝，形成逻辑整体 不同模块协同工作的一种工作方式 一种设计方法，通过服务集成构建系统 一种架构风格，是SOA的升华与细化
部署与结构 部署完全相同的应用实例 将系统模块化，部署在不同节点 服务作为独立进程，通过ESB（中心化） 或直接交互集成 业务彻底组件化，每个服务可独立开发、部署、运行
职责与粒度 每个节点都能提供完整服务 单个节点不能提供完整服务，需协作 服务粒度相对较粗 服务单一职责，粒度非常细
通信与交互 通常通过负载均衡器间接通信 节点间通过网络直接通信协作 中心化实现：依赖ESB进行协议转换、消息路由 去中心化实现：向微服务演进 去中心化，使用轻量级协议（如HTTP/REST, gRPC）
本质特点 物理形态，强调冗余和扩展 工作方式，强调拆分与协作 企业级集成，解决异构系统连通性 敏捷开发与交付，强调彻底的解耦和自治

分布式系统的设计目标

可扩展性：通过对服务、存储的扩展，来提高系统的处理能力，通过对多台服务器协同工作，来完成单台服务器无法处理的任务，尤其是高并发或者大数据量的任务。

高可用：单点不影响整体，单点故障指系统中某个组件一旦失效，会让整个系统无法工作

无状态：无状态的服务才能满足部分机器机不影响全部，可以随时进行扩展的需求。

就是不携带session,cookie之类的

可管理：便于运维，出问题能不能及时发现定位

高可靠：同样的请求返回同样的数据；更新能够持久化；数据不会丢失