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= 分布式系统 =

'''分布式系统'''是由多台[[计算机]]通过网络连接组成的系统，这些计算机协同工作以完成共同的任务。与传统的集中式系统不同，分布式系统的组件分布在不同的网络节点上，通过消息传递进行通信和协调。

== 概述 ==

分布式系统的主要特征包括：
* '''并发性'''：多个组件可以同时执行操作
* '''缺乏全局时钟'''：各节点依赖消息传递而非共享时钟
* '''组件故障独立性'''：单个组件故障不会导致整个系统失效
* '''透明性'''：对用户隐藏系统的分布特性

分布式系统的设计目标通常包括：
* '''可扩展性'''：能够通过增加节点来提升系统容量
* '''容错性'''：在部分组件失效时仍能继续运行
* '''高性能'''：通过并行处理提高整体吞吐量
* '''资源共享'''：允许多个用户或应用共享系统资源

== 架构类型 ==

=== 客户端-服务器架构 ===
最常见的分布式系统架构，其中：
* '''服务器'''提供资源或服务
* '''客户端'''请求并使用这些服务

=== 对等网络架构 ===
所有节点地位平等，既可作为客户端也可作为服务器，典型应用包括：
* [[BitTorrent]]等文件共享系统
* [[区块链]]网络

=== 多层架构 ===
将系统功能划分为多个逻辑层，例如：
* 表示层
* 应用逻辑层
* 数据访问层

== 核心技术 ==

=== 一致性协议 ===
分布式系统需要解决数据一致性问题，常用协议包括：
* [[Paxos算法]]
* [[Raft算法]]

=== 分布式存储 ===
典型技术包括：
* [[分布式文件系统]]（如HDFS）
* [[NoSQL]]数据库（如[[MongoDB]]、[[Cassandra]]）

=== 消息传递 ===
节点间通信机制，如：
* [[远程过程调用]]（RPC）
* [[消息队列]]（如[[Kafka]]）

== 挑战与解决方案 ==

=== CAP定理 ===
[[CAP定理]]指出分布式系统最多只能同时满足以下三项中的两项：
* '''一致性'''（Consistency）
* '''可用性'''（Availability）
* '''分区容错性'''（Partition tolerance）

=== 分布式事务 ===
实现跨节点事务的解决方案包括：
* 两阶段提交（2PC）
* 三阶段提交（3PC）
* 最终一致性模型

== 实际应用案例 ==

=== Apache Drill ===
如引用页面所述，[[Apache Drill]]是一个典型的分布式SQL查询引擎，它体现了分布式系统的多个特征：
* 分布式执行查询计划
* 多数据源联邦查询
* 容错处理机制

=== 云计算平台 ===
现代[[云计算]]平台如[[AWS]]、[[Azure]]都是大规模分布式系统的实例，提供：
* 弹性计算资源
* 分布式存储服务
* 高可用性保障

== 代码示例 ==

以下是一个简单的分布式系统通信示例（使用Python的socket库）：

<syntaxhighlight lang="python">
# 服务器端代码
import socket

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('localhost', 12345))
server_socket.listen(1)

while True:
    connection, address = server_socket.accept()
    data = connection.recv(1024)
    print(f"Received: {data.decode()}")
    connection.send(b"Message received")
    connection.close()
</syntaxhighlight>

<syntaxhighlight lang="python">
# 客户端代码
import socket

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('localhost', 12345))
client_socket.send(b"Hello from client")
response = client_socket.recv(1024)
print(f"Server response: {response.decode()}")
client_socket.close()
</syntaxhighlight>

== 未来发展 ==

分布式系统领域正在发展的方向包括：
* 服务网格（Service Mesh）架构
* 边缘计算与分布式系统的结合
* 量子分布式系统的探索

[[Category:分布式计算]]
[[Category:计算机系统]]
[[Category:网络技术]]