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    集中(zhōng)式和(hé)分布式架构的“伯(bó)罗(luó)奔尼撒战争”

    2019/12/09机器人(rén)278

    集中式和分布(bù)式架构的“伯罗奔尼撒战争(zhēng)”portant;" />

    1964年,吉恩·阿(ā)姆(mǔ)达尔的团队(duì)耗(hào)费了50亿美金(jīn)后(hòu),终(zhōng)于研制出了世界上(shàng)第一台采用集成电路工艺(yì)的计算机(jī)IBM360。

    因为IBM360的出现,吉恩·阿姆达尔被冠以商用大型机最早的“建筑师”、有史以来最伟大的计算机设计(jì)师(shī)等一连(lián)串的头衔(xián),IBM也凭借比原子弹造价高(gāo)2.5倍的投入,奠定了计算机(jī)帝国的半(bàn)壁江(jiāng)山。

    可如此高昂的研发成(chéng)本也留下了一个棘手问(wèn)题(tí),只有国(guó)防、金融、交(jiāo)通、能源(yuán)等(děng)国家支柱产(chǎn)业才能承担起(qǐ)大型(xíng)机的费用,普通企(qǐ)业几乎无法染指。好在有学(xué)者(zhě)提出了“效(xiào)用计算”的概念:家(jiā)家户户都可以使(shǐ)用(yòng)电灯,却不需要各家各户都配置并维护一台发(fā)电机,是否可以用同样的方(fāng)式提供计(jì)算服务呢?集中式架(jià)构的理念应运而(ér)生。

    但到了20世(shì)纪80年代,计算机架构却也(yě)开始向两个方向发(fā)展:以(yǐ)X86为架构(gòu)的面向个人(rén)的PC和以RISC为架构面向企业的UNIX服务器。在成本(běn)天平(píng)的制约(yuē)下,不少(shǎo)企业改用小型机(jī)及PC来搭建系统架构(gòu),分布式架(jià)构的思想逐渐(jiàn)开(kāi)始生根萌芽。

    单从时间上看,有关分(fèn)布式架构(gòu)与集中式架构(gòu)孰优(yōu)孰劣的讨论已经(jīng)持(chí)续了30年左右的时间(jiān),几乎等同于伯罗奔尼撒战争(zhēng)的(de)时长,集中式(shì)架构和分布式架构(gòu)分(fèn)别扮演了雅典城邦和斯巴达的角色(sè)。

    先来花一(yī)点时间回忆下,什么(me)是集中式架(jià)构,以及什么是分布式架构?

    集中(zhōng)式架构可以理(lǐ)解为(wéi)将所需要的服务器资源集中在少数(shù)几(jǐ)台(tái)服(fú)务器上,可(kě)以理解为“中央(yāng)集(jí)权(quán)式”的部署(shǔ)。而分布式架构的思想根基是根据业务(wù)功能、模块设(shè)计或者行政机构的不(bú)同,采用相(xiàng)对分散的中小型(xíng)服务器(qì)。

    集中式架构的“代(dài)表(biǎo)人物”就是采用Power架构的(de)浪(làng)潮K1 Power系列高端服务器,最大特点在于部署(shǔ)结构简单、高效运营。集(jí)中式(shì)系统往往基于底层(céng)性能(néng)卓越的服(fú)务器,终端或客户端机器仅仅负责数据的录入和输(shū)出,无需(xū)考虑如何对服务进(jìn)行多个节点(diǎn)的部署,也就不用考虑多个节点之间的分布式协作问题。

    然而由于历史上的种种原因,集中(zhōng)式架构(gòu)多用(yòng)于(yú)传统的银行、电信、交通、医疗等行业,操作系(xì)统、中间件、数据库等“基础(chǔ)软件”多为闭(bì)源商(shāng)用系统,“稳定(dìng)、安(ān)全”几乎是集中式架构的代(dài)名词。

    分布式架(jià)构(gòu)则(zé)被Google、Amazon、Facebook、阿里巴巴(bā)、腾讯等互联网公司所推(tuī)崇,往往采(cǎi)用性价(jià)比(bǐ)更高(gāo)的X86服务器、分布(bù)式数据库和大量的(de)内(nèi)存闪存(cún),既没有控制整个系统的(de)“主(zhǔ)机”,也没有被控制的“从(cóng)机”,分布式系(xì)统(tǒng)的(de)所有节点都是对等的,并(bìng)且可以(yǐ)在空间部署上进行(háng)随意分布,可以(yǐ)是不同的机(jī)房,甚至是不同(tóng)的城市。

    由于分布式架构下的(de)单台(tái)服务器处理能力有限,数据库层和(hé)应用层主要依赖横向扩充,导致(zhì)数据库服务器必须使用并行(háng)版数据库软件,应用系(xì)统必须基于并(bìng)行(háng)数据访(fǎng)问方式进行开发(fā),早(zǎo)期确实遇到(dào)了不少技术上的瓶颈。

    不过从声量上(shàng)来看,随着互联网巨(jù)头(tóu)们影响(xiǎng)力的与(yǔ)日(rì)俱增,分(fèn)布式(shì)阵营在(zài)话语权上逐渐胜过集中式(shì)架构,以(yǐ)至于不少论坛上出(chū)现了往分(fèn)布式架构一边倒的现象。

    至于分布式架构是否(fǒu)优(yōu)于集中式架构,仍(réng)然存在很大的争议。

    正如许多人多认可的:集中(zhōng)式架构的优势在于可靠性(xìng)、一致性和稳定(dìng)性,缺点(diǎn)在于不适用于(yú)非结构化(huà)数据,特别是在支撑力有(yǒu)限的前(qián)提下(xià),但对顶(dǐng)层设(shè)计的要求偏高(gāo);分布式(shì)架构长于弹性、扩展性和敏捷性,又在(zài)并发(fā)性、全局时钟、故障处(chù)理(lǐ)等方面(miàn)存在先天不(bú)足。

    只是这些优点和缺点的比较(jiào),多(duō)半还(hái)在站在(zài)技术的角度上,如(rú)果站在客户需求的立场上,或许可以(yǐ)得到不一(yī)样的答案。

    譬如在可扩展性方面,分布(bù)式架构看(kàn)似有着无可比拟的优势,但在实际应用中,鉴于并行数据库的(de)软件使用难度和维度费用(yòng)较高,横向扩(kuò)充方式的(de)实(shí)现(xiàn)相对困难许多。反倒是集(jí)中(zhōng)式架(jià)构由于单台(tái)服务器(qì)有着较好的可扩充能力(lì),可采用增加硬(yìng)件(jiàn)和配件的纵向方式提升处理能力(lì),数据库(kù)和应用软(ruǎn)件不(bú)需要进行(háng)调整,实(shí)现起来反而(ér)相对容易。

    又(yòu)譬(pì)如在投资成本方面,集中式架构的前期采购(gòu)价格偏高,给人留下了高成本(běn)的印(yìn)象,分布式架构则胜在成本优(yōu)势。简(jiǎn)单算一笔经济账的(de)话,分布(bù)式架构的硬件(jiàn)采(cǎi)购成本偏(piān)低(dī),与(yǔ)之对应的软件成本、运维成(chéng)本(běn)乃至机房建设成(chéng)本(běn),都(dōu)可能随着(zhe)机器数量线性增长,到达某个临(lín)界点后,分布式架构的(de)成本可能会(huì)高于集中式。

    当然,分布式(shì)架构还有另一(yī)重被看好的因素,即安全性(xìng)。封(fēng)闭的体系和国外(wài)巨头(tóu)垄断的市场(chǎng)现状,较(jiào)于有自主知识产权的(de)分(fèn)布式(shì)架构,似乎(hū)在控制能力上稍(shāo)显吃力。

    而浪潮K1等国产(chǎn)高端服务器的出现,已然在某种程度上改变了这(zhè)一局面,比如浪潮商(shāng)用机器针(zhēn)对K1 Power服务器进(jìn)行了全新(xīn)的设计,从固件的开发、KUX操作系统到AIX、Linux的(de)兼容,Power的整(zhěng)个生态系(xì)统正在(zài)从封(fēng)闭(bì)走向(xiàng)开放。在(zài)这样的局面下,诸(zhū)如(rú)集中式架构的安全疑问自然不(bú)攻自破(pò)。

    或许应该抛弃一些固有的偏见,以(yǐ)客(kè)观(guān)的态(tài)度认识IT架构。

    事实也是如此,分布式架(jià)构和集中式(shì)架构的讨论,正逐渐从商业话(huà)题转(zhuǎn)变(biàn)为纯粹的技术性问题(tí)。或许在(zài)企(qǐ)业的(de)立场上,集中式和分布(bù)式架构从来都(dōu)不是(shì)非此即彼(bǐ)的选择(zé),而是择其善(shàn)者而选之。

    诸如谷歌、阿里等面对大量非结构化数据的互联网巨头,自然成了分布式架构的重(chóng)视拥趸,阿里甚至在2009年掀(xiān)起了一场”去IOE”运(yùn)动。但对于制造业(yè)、金(jīn)融业等需要(yào)敏捷开发的行(háng)业,集中式架构的适用(yòng)性要优于分布式(shì)架构,用一台机器集中解决IT问题,在(zài)空间成本、运营、管理、软(ruǎn)件许(xǔ)可成本(běn)等(děng)方面优势的优势不无明显。

    一个直观(guān)的案例,在全球银行百(bǎi)强的采购名单中,2019年(nián)依然有92%的(de)银行购(gòu)买了集中式架构的服(fú)务器(qì)。特别是多云、混合云等趋(qū)势下,客户的架构选(xuǎn)择不(bú)再像以前那(nà)么单一,分布式(shì)和集中式架构的应用(yòng)场景,不再只(zhī)是行(háng)业间的差异(yì),逐步细化到了应用场景上。

    比(bǐ)如某银行在对高(gāo)稳定性(xìng)、高安全(quán)性有着苛刻的要求(qiú),并注重关键应用的秒级灾备(bèi)能力(lì),以及强调数据完整性的场景(jǐng)上,集中式(shì)架构仍然是(shì)最(zuì)好的选(xuǎn)择;在互联网金(jīn)融等需要快速创(chuàng)新的业务中,流(liú)量上存在较大的弹性和(hé)不确定性,对可扩展性有(yǒu)着明(míng)显(xiǎn)的刚需,选择分布式架构可(kě)以说是(shì)最正确的结果。

    招(zhāo)商银(yín)行与浪潮商用机器的合作就(jiù)是(shì)个例子。招商(shāng)银(yín)行选(xuǎn)择了集中式和分布式融合的的IT基(jī)础架构,以(yǐ)业务和(hé)IT的适用性选择平台(tái),比如(rú)招商银行的(de)核心系统跑在浪潮Power服务(wù)器(qì)上,信用卡业务基于X86系统。如此选(xuǎn)择(zé)的好处不无明(míng)显,既能满足成熟业务高效、稳定、安全运行的要求,同(tóng)时(shí)支(zhī)持新业(yè)务的创新(xīn),还能保护已有投资的(de)延续性。

    借(jiè)用浪潮商用机器总经(jīng)理胡(hú)雷钧的观点(diǎn):“未(wèi)来的选择一(yī)定(dìng)是多(duō)样化的,每个用户都可(kě)以根(gēn)据实(shí)际(jì)需求选(xuǎn)择(zé)适(shì)合自己的方案。”毕竟客户的应(yīng)用在高(gāo)速(sù)变化,不同业务对安全性和灵活部署(shǔ)有着不同的(de)偏(piān)好,只依(yī)靠一(yī)种架构注定是不现实的。

    难题其(qí)实(shí)留(liú)给了大大小(xiǎo)小(xiǎo)的IT服务商们,客户(hù)需要的不是集中(zhōng)式(shì)与(yǔ)分(fèn)布(bù)式架构之间的(de)单项选择题,需要针对具体的场景制定相应的(de)方(fāng)案,分(fèn)布式架构也好(hǎo),集中式架构也(yě)罢,没有(yǒu)本质上的孰优(yōu)孰(shú)劣(liè),无非是适合什么样的场景而(ér)已(yǐ)。

    也就不难给分布式架构和(hé)集中式架构(gòu)长达30年的(de)讨论做一个注脚,所有的(de)技术专家(jiā)都(dōu)可以有自(zì)己(jǐ)的立(lì)场(chǎng),可(kě)脱离了场景谈优劣,无异(yì)于“耍流(liú)氓”。

    历史(shǐ)上的伯罗奔尼撒战争,以斯(sī)巴达(dá)一方的胜利收场,代价却是斯(sī)巴达不惜牺牲希(xī)腊的长远利益(yì),选择和宿(xiǔ)敌(dí)波斯联盟,最终在(zài)战争中摧(cuī)毁了希腊文明(míng)的基(jī)础,整(zhěng)个希腊世界开(kāi)始由盛(shèng)转衰(shuāi)。

    无论是集中(zhōng)式(shì)阵营,还是分布式(shì)阵营,无不是穿(chuān)梭在商业游戏中(zhōng)的聪明(míng)人,注定(dìng)不会只知(zhī)对抗,不(bú)懂(dǒng)平(píng)衡,重蹈伯罗奔尼撒战(zhàn)争的覆辙。一个比较(jiào)乐观的(de)消(xiāo)息是,几乎所有公司在(zài)选(xuǎn)择架构时,务实和理性都战胜了主观上的情感偏好(hǎo)。

    同(tóng)时集中式架(jià)构和分(fèn)布(bù)式架构的(de)“争(zhēng)夺”,越发像(xiàng)道家(jiā)太极里(lǐ)的(de)阴(yīn)阳,一时的涨(zhǎng)消并不重要(yào),关键是二者(zhě)处于一种和(hé)谐共生的平衡中。比如浪潮在集中式架构的服(fú)务器上推出了分(fèn)布式的存储解决方(fāng)案(àn),金融行(háng)业中也出现了分布式(shì)数据部署在集中式架构(gòu)的尝试。

    集中式与分布式不再(zài)是替(tì)代(dài)关(guān)系,而是(shì)融(róng)合关系。何况“软件定义”正逐渐成为(wéi)IT领(lǐng)域的主旋律,大量的云计算软件和云应用可以无差别(bié)运行在不同的硬件架(jià)构上,也在加速分布式架构和集中式架构的融合。

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