システムおよびアーキテクチャモデル

アーキテクチャモデルは、分散システムのコンポーネントがどのように組織され、計算とデータの責任がそれらの間でどのように分割されるかを記述します。

Definition

分散システムのアーキテクチャモデルは、コンポーネント（プロセス）のタイプ、それらが果たす役割、およびそれらの間の通信と依存関係のパターンを、それらが実行される物理マシンから抽象化して指定します。

Scope

このトピックでは、分散システムの主要なアーキテクチャスタイルであるクライアント/サーバー、多層（n層）、ピアツーピア、およびハイブリッド組織について、さらに、階層型、オブジェクトベース、リソース中心型（REST）、イベントベースなどの構造パターンとともに扱います。また、プロセスの配置、およびマシン間でのコンポーネントのパーティショニング、レプリケーション、キャッシングにおけるトレードオフについても扱います。

Core questions

• 計算とデータの責任はコンポーネント間でどのように分割されるべきか？
• ピアツーピア組織はクライアント/サーバーよりもいつ好ましいか？
• 特定のワークロードに対して、スケーラビリティと進化可能性を最もよくサポートするアーキテクチャスタイルは何か？

Key theories

クライアント/サーバーおよび多層組織

コンポーネントは要求を行うクライアントと応答するサーバーに分割され、アプリケーションロジックはプレゼンテーション、処理、およびデータ層にわたって階層化され、負荷分散とスケーリングのために独立して分散させることができます。

ピアツーピアおよび分散組織

すべてのノードは機能的に同等であり、クライアントとサーバーの両方として機能し、中央の制御点や障害点なしに自己組織化されたオーバーレイを可能にしますが、より複雑なルックアップと一貫性メカニズムを伴います。

リソース指向アーキテクチャ（REST）

Representational State Transferは、統一されたステートレスなインターフェースを介して操作されるアドレス指定可能なリソースを中心にシステムを構築するもので、ウェブのスケーラビリティを説明し、導くために導き出されたアーキテクチャスタイルです。

Clinical relevance

アーキテクチャスタイルは、システム設計における最も影響力の大きい初期決定であり、スケーラビリティ、障害分離、およびチームがコンポーネントをどれだけ独立して進化させられるかを左右し、モノリシック、マイクロサービス、およびピアツーピアのデプロイメントの選択の基礎となります。

History

分散アーキテクチャは、集中型メインフレームから1980年代のクライアント/サーバーコンピューティングへ、1990年代から2000年代にかけての多層エンタープライズシステムと大規模ピアツーピアオーバーレイへ、そして2000年にFieldingのREST論文によってその原則が明確にされたリソース指向ウェブアーキテクチャへと進化しました。

Key figures

• Roy Fielding
• Andrew S. Tanenbaum
• Maarten van Steen

Seminal works

• tanenbaum2017
• fielding2000

Frequently asked questions

アーキテクチャモデルと物理デプロイメントの違いは何ですか？

アーキテクチャモデルは論理コンポーネントとその相互作用パターンを記述し、物理デプロイメントはそれらのコンポーネントを実際のマシンとネットワークにマッピングします。1つのアーキテクチャモデルは、多くの物理構成でデプロイできます。