什么是分布式系统

之前我有篇文章已经简单介绍了分布式通信,有兴趣的朋友可以去看看:

大型网站系统架构实践(二)分布式模块之间的通信

那么今天我详细的说下我对java分布式系统通信的理解

1.集群模式,将相同应用模块部署多份

2.业务拆分模式,将业务拆分成多个模块,并分别部署

3.存储分布式

由于分布式概念太大,我们可以缩小下讨论的范围:

以下分布式的狭义定义为:

业务拆分,但不限于水平拆分,而是拆分出底层模块,功能模块,上层模块等等

一个系统功能繁多,且有层次依赖,那么我们需要将其分为很多模块,并分别部署 。

举例:

比如我们现在开发一个类似于钱包的系统,那么它会有如下功能模块:用户模块(用户数据),

应用模块(如手机充值等),业务模块(处理核心业务),交易模块(与银行发生交易),

前置模块(与客户端通信) 等等

我们会得到一个系统架构图:

clip_image002

为什么要分布式

1) 将系统功能模块化,且部署在不同的地方,对于底层模块,只要保持接口不变,

上层系统调用底层模块将不关心其具体实现,且底层模块做内部逻辑变更,上层系统

都不需要再做发布,可以极大限度的解耦合

2) 解耦合之后,可以复用共同的功能,且业务扩展更为方便,加快开发和发布的速度

3) 系统分开部署,充分利用硬件,可以提高系统性能

4) 减少数据库连接资源的消耗

分布式通信方案

场景:服务端与服务端的通信

方案1:基于socket短连接

方案2:基于socket长连接同步通信

方案3:基于socket长连接异步通信

tcp短连接通信方案

定义:

短连接:http短连接,或者socket短连接,是指每次客户端和服务端通信的时候,都要新

建立一个socket连接,本次通信完毕后,立即关闭该连接,也就是说每次通信都需要开启一个新的连接 。

传输图如下:

clip_image004

io通信用mina实现

客户端示例代码:

复制代码

NioSocketConnector connector = new NioSocketConnector();
connector.setConnectTimeoutMillis(CONNECT_TIMEOUT);
//设置读缓冲,传输的内容必须小于此缓冲
connector.getSessionConfig().setReadBufferSize(2048*2048);
//设置编码解码器
connector.getFilterChain().addLast("codec",
new ProtocolCodecFilter(new ObjectSerializationCodecFactory()));
//设置日志过滤器
connector.getFilterChain().addLast("logger", new LoggingFilter());
//设置Handler
connector.setHandler(new MyClientHandler());//获取连接,该方法为异步执行
ConnectFuture future = connector.connect(new InetSocketAddress(HOSTNAME, PORT));
//等待连接建立
future.awaitUninterruptibly();
//获取session
IoSession session = future.getSession();//等待session关闭
session.getCloseFuture().awaitUninterruptibly();
//释放connector
connector.dispose();

复制代码

下面我们进行性能测试:

 

测试场景:

每个请求的业务处理时间110ms

100个线程并发测试,每个线程循环请求服务端

测试环境:

客户端服务器:

Cpu为4线程 2400mhz

服务端cpu: 4线程 3000Mhz

测试结果:

在经过10分钟测试之后,稳定情况下的tps

Tps:554左右

客户端Cpu:30%

服务端cpu:230%

 

该方案的优点:

程序实现起来简单

该方案的缺点:

1. Socket发送消息时,需要先发送至socket缓冲区,因此系统为每个socket分配缓冲区

当缓冲不足时,就达到了最大连接数的限制

2. 连接数大,也就意味着系统内核调用的越多,socket的accept和close调用

3.每次通信都重新开启新的tcp连接,握手协议耗时间,tcp是三次握手

4.tcp是慢启动,TCP 数据传输的性能还取决于 TCP 连接的使用期(age)。TCP 连接会随着时间进行自我“调谐”,起初会限制连接的最大速度,如果数据成功传输,会随着时间的推移提高传输的速度。这种调谐被称为 TCP 慢启动(slow start),用于防止因特网的突

然过载和拥塞 。

 

tcp长连接同步通信

长连接同步的传输图

clip_image008

一个socket连接在同一时间只能传递一个请求的信息

只有等到response之后,第二个请求才能开始使用这个通道

为了提高并发性能,可以提供多个连接,建立一个连接池,连接被使用的时候标志为正在使用,

使用完放回连接池,标识为空闲,这和jdbc连接池是一样的。

假设后端服务器,tps是1000,即每秒处理业务数是1000

现在内网传输耗时是5毫秒,业务处理一次请求的时间为150毫秒

那么一次请求从客户端发起请求到得到服务端的响应,总共耗时150毫秒+5毫秒*2

=160毫秒,如果只有一个连接通信,那么1秒内只能完成2次业务处理,即tps为2

如果要使tps达到1000,那么理论上需要500个连接,但是当连接数上升的时候,其性能却在下降,

因此该方案将会降低网站的吞吐量。

实现挑战:

mina的session.write()和receive消息都是异步的,那么需要在主线程上阻塞以等待响应的到达。

连接池代码:

复制代码

/**
* 空闲连接池
*/
private static BlockingQueue<Connection> idlePool = new LinkedBlockingQueue<Connection>();/**
* 使用中的连接池
*/
public static BlockingQueue<Connection> activePool = new LinkedBlockingQueue<Connection>();public static Connection getConn() throws InterruptedException{long time1 = System.currentTimeMillis();Connection connection = null;connection = idlePool.take();            activePool.add(connection);long time2 = System.currentTimeMillis();//log.info("获取连接耗时:"+(time2-time1));return connection;
}

复制代码

客户端代码:

复制代码

public TransInfo send(TransInfo info) throws InterruptedException {Result result = new Result();//获取tcp连接Connection connection = ConnectFutureFactory.getConnection(result);ConnectFuture connectFuture = connection.getConnection();IoSession session = connectFuture.getSession();session.setAttribute("result", result);//发送信息session.write(info);//同步阻塞获取响应TransInfo synGetInfo = result.synGetInfo();//此处并不是真正关闭连接,而是将连接放回连接池ConnectFutureFactory.close(connection,result);return synGetInfo;
}

复制代码

阻塞获取服务端响应代码:

复制代码

public synchronized TransInfo synGetInfo() {//等待消息返回//必须要在同步的情况下执行if (!done) {try {                    wait();} catch (InterruptedException e) {log.error(e.getMessage(), e);}}return info;
}public synchronized void synSetInfo(TransInfo info) {this.info = info;this.done = true;notify();
}

复制代码

测试场景:

每个请求的业务处理时间110ms

300个线程300个连接并发测试,每个线程循环请求服务端

测试环境:

客户端服务器:

Cpu为4线程 2400mhz

服务端cpu: 4线程 3000Mhz

测试结果:

在经过10分钟测试之后,稳定情况下的tps

Tps:2332左右

客户端Cpu:90%

服务端cpu:250%

从测试结果可以看出,当连接数足够大的时候,系统性能会降低,开启的tcp连接数越多,那么

系统开销将会越大。 

tcp长连接异步通信

通信图:

image

一个socket连接在同一时间内传输多次请求的信息,输入通道接收多条响应消息,消息是连续发出,连续收回的。

业务处理和发消息是异步的,一个业务线程告诉通道发送消息后,不再占用通道,而是等待响应到达,而此时其它

业务线程也可以往该连接通道发信息,这样可以充分利用通道来进行通信。

实现挑战

但该方案使编码变得复杂,如上图,请求request1,request2,request3顺序发出,但是服务端处理请求并不是

排队的,而是并行处理的,有可能request3先于request1响应给客户端,那么一个request将无法找到他的response,

这时候我们需要在request和response报文中添加唯一标识,如通信序列号,在一个通信通道里面保持唯一,

那么可以根据序列号去获取对应的响应报文。

我的方案是:

1.客户端获取一个tcp连接

2.调用session.write()发送信息,并将消息的唯一序列号存入一个Result对象

result对象存入一个map 

3.同步阻塞获取结果,线程在result对象进行同步阻塞

4.接收消息,并通过唯一序列号从map里面获取result对象,并唤醒阻塞在result对象上的线程

客户端发送消息示例代码:

复制代码

public TransInfo send(TransInfo info) throws InterruptedException {Result result = new Result();result.setInfo(info);//获取socket连接ConnectFuture connectFuture = ConnectFutureFactory.getConnection(result);IoSession session = connectFuture.getSession();//将result放入ConcurrentHashMapConcurrentHashMap<Long, Result> resultMap = (ConcurrentHashMap<Long, Result>)session.getAttribute("resultMap");resultMap.put(info.getId(), result);//发送消息session.write(info);//同步阻塞获取结果return result.synGetInfo();
}

复制代码

同步阻塞和唤醒方法:

复制代码

public synchronized TransInfo synGetInfo() {//等待消息返回//必须要在同步的情况下执行while (!done) {try {                    wait();} catch (InterruptedException e) {log.error(e.getMessage(), e);}}return info;
}public synchronized void synSetInfo(TransInfo info) {this.info = info;this.done = true;notify();
}

复制代码

接收消息示例代码:

复制代码

public void messageReceived(IoSession session, Object message)throws Exception {TransInfo info = (TransInfo) message;    //根据唯一序列号从resultMap中获取resultConcurrentHashMap<Long, Result> resultMap = (ConcurrentHashMap<Long, Result>)session.getAttribute("resultMap");//移除resultResult result = resultMap.remove(info.getId());        //唤醒阻塞线程result.synSetInfo(info);
}

复制代码

测试场景:

每个请求的业务处理时间110ms

300个线程10个连接并发测试,每个线程循环请求服务端

测试环境:

客户端服务器:

Cpu为4线程 2400mhz

服务端cpu: 4线程 3000Mhz

测试结果:

在经过10分钟测试之后,稳定情况下的tps

Tps:2600左右

客户端Cpu:25%

服务端cpu:250%

经测试发现,异步通信可以用更少的tcp连接实现同样高效的通信,极大的减少了系统性能开销。

今天暂时写到这里。

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    让我简单的为大家介绍一下原型对象prototype吧&#xff01; 使用原型实现方法共享 1.构造函数通过原型分配的函数是所有对象所 共享的。 2.JavaScript 规定&#xff0c;每一个构造函数都有一个 prototype 属性&#xff0c;指向另一个对象&#xff0c;所以我们也称为原型对象…...

    2024/5/5 3:37:58
  22. C++中只能有一个实例的单例类

    C中只能有一个实例的单例类 前面讨论的 President 类很不错&#xff0c;但存在一个缺陷&#xff1a;无法禁止通过实例化多个对象来创建多名总统&#xff1a; President One, Two, Three; 由于复制构造函数是私有的&#xff0c;其中每个对象都是不可复制的&#xff0c;但您的目…...

    2024/5/4 23:54:30
  23. python django 小程序图书借阅源码

    开发工具&#xff1a; PyCharm&#xff0c;mysql5.7&#xff0c;微信开发者工具 技术说明&#xff1a; python django html 小程序 功能介绍&#xff1a; 用户端&#xff1a; 登录注册&#xff08;含授权登录&#xff09; 首页显示搜索图书&#xff0c;轮播图&#xff0…...

    2024/5/4 9:07:39
  24. 电子学会C/C++编程等级考试2022年03月(一级)真题解析

    C/C++等级考试(1~8级)全部真题・点这里 第1题:双精度浮点数的输入输出 输入一个双精度浮点数,保留8位小数,输出这个浮点数。 时间限制:1000 内存限制:65536输入 只有一行,一个双精度浮点数。输出 一行,保留8位小数的浮点数。样例输入 3.1415926535798932样例输出 3.1…...

    2024/5/4 14:46:02
  25. 配置失败还原请勿关闭计算机,电脑开机屏幕上面显示,配置失败还原更改 请勿关闭计算机 开不了机 这个问题怎么办...

    解析如下&#xff1a;1、长按电脑电源键直至关机&#xff0c;然后再按一次电源健重启电脑&#xff0c;按F8健进入安全模式2、安全模式下进入Windows系统桌面后&#xff0c;按住“winR”打开运行窗口&#xff0c;输入“services.msc”打开服务设置3、在服务界面&#xff0c;选中…...

    2022/11/19 21:17:18
  26. 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。

    %读入6幅图像&#xff08;每一幅图像的大小是564*564&#xff09; f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...

    2022/11/19 21:17:16
  27. 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...

    win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面&#xff0c;在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机&#xff0c;虽然这比较麻烦&#xff0c;但是对系统进行配置和升级…...

    2022/11/19 21:17:15
  28. 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...

    有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows&#xff0c;请勿关闭计算机”的提示&#xff0c;要过很久才能进入系统&#xff0c;有的用户甚至几个小时也无法进入&#xff0c;下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法&#xff1a;我们首先在左下角的“开始…...

    2022/11/19 21:17:14
  29. win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...

    置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题&#xff0c;电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update&#xff0c;请勿关机”(如下图所示)&#xff0c;而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢&#xff1f;一切都是正常操作的&#xff0c;为什么开时机呈现“正…...

    2022/11/19 21:17:13
  30. 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...

    Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示&#xff0c;没过几秒后电脑自动重启&#xff0c;每次开机都这样无法进入系统&#xff0c;此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一&#xff1a;开机按下F8&#xff0c;在出现的Windows高级启动选…...

    2022/11/19 21:17:12
  31. 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...

    有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况&#xff0c;就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机&#xff0c;碰到这样的问题该怎么解决呢&#xff0c;现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法&#xff1a;1、2、依次…...

    2022/11/19 21:17:11
  32. 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...

    今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后&#xff0c;每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面&#xff0c;提示请勿关闭计算机”&#xff0c;每次停留好几分钟才能正常关机&#xff0c;导致什么情况引起的呢&#xff1f;出现配置Windows Update…...

    2022/11/19 21:17:10
  33. 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...

    只能是等着&#xff0c;别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚&#xff0c;只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一&#xff1a;管理员运行cmd&#xff1a;net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...

    2022/11/19 21:17:09
  34. 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?

    原标题&#xff1a;电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办&#xff1f;win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢&#xff1f;一般的方…...

    2022/11/19 21:17:08
  35. 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...

    关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 &#xff0c;然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容&#xff0c;让我们赶快一起来看一下吧&#xff01;关机提示 windows7 正在配…...

    2022/11/19 21:17:05
  36. 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...

    钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...

    2022/11/19 21:17:05
  37. 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...

    前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了&#xff0c;具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面&#xff0c;长时间没反应&#xff0c;无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过&#xff0c;网上搜了不少资料&#x…...

    2022/11/19 21:17:04
  38. 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...

    本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法&#xff0c;并在最后教给你1种保护系统安全的好方法&#xff0c;一起来看看&#xff01;电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中&#xff0c;添加了1个新功能在“磁…...

    2022/11/19 21:17:03
  39. 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...

    许多用户在长期不使用电脑的时候&#xff0c;开启电脑发现电脑显示&#xff1a;配置windows更新失败&#xff0c;正在还原更改&#xff0c;请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢&#xff1f;下面小编就带着大家一起看看吧&#xff01;如果能够正常进入系统&#xff0c;建议您暂时移…...

    2022/11/19 21:17:02
  40. 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...

    配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#xff0c;电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容&#xff0c;让我们赶快一起来看一下吧&#xff01;配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...

    2022/11/19 21:17:01
  41. 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...

    不知道大家有没有遇到过这样的一个问题&#xff0c;就是我们的win7系统在关机的时候&#xff0c;总是喜欢显示“准备配置windows&#xff0c;请勿关机”这样的一个页面&#xff0c;没有什么大碍&#xff0c;但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机&#xff0c;非常…...

    2022/11/19 21:17:00
  42. 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...

    当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时&#xff0c;一般是您正对windows进行升级&#xff0c;但是这个要是长时间没有反应&#xff0c;我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了&#xff0c;来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...

    2022/11/19 21:16:59
  43. 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...

    我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况&#xff0c;当我们打开电脑之后&#xff0c;发现一直停留在一个界面&#xff1a;“配置Windows Update失败&#xff0c;还原更改请勿关闭计算机”&#xff0c;等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢&#xff0…...

    2022/11/19 21:16:58
  44. 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”

    Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...

    2022/11/19 21:16:57