Các Mô hình Hệ thống và Kiến trúc

Các mô hình kiến trúc mô tả cách các thành phần của một hệ thống phân tán được tổ chức và cách trách nhiệm về tính toán và dữ liệu được phân chia giữa chúng.

Definition

Một mô hình kiến trúc của một hệ thống phân tán chỉ định các loại thành phần (tiến trình), vai trò của chúng, và các mẫu giao tiếp và phụ thuộc giữa chúng, trừu tượng hóa khỏi các máy vật lý mà chúng chạy trên đó.

Scope

Chủ đề này bao gồm các kiểu kiến trúc chính của hệ thống phân tán: client-server, đa tầng (n-tầng), ngang hàng (peer-to-peer), và các tổ chức lai, cùng với các mẫu cấu trúc như kiến trúc phân lớp, dựa trên đối tượng, tập trung vào tài nguyên (REST), và dựa trên sự kiện. Nó cũng đề cập đến việc đặt các tiến trình và các đánh đổi trong việc phân vùng, sao chép và lưu trữ các thành phần trên các máy.

Core questions

• Trách nhiệm về tính toán và dữ liệu nên được phân chia giữa các thành phần như thế nào?
• Khi nào thì một tổ chức ngang hàng được ưu tiên hơn client-server?
• Kiểu kiến trúc nào hỗ trợ tốt nhất khả năng mở rộng và khả năng phát triển cho một khối lượng công việc nhất định?

Key theories

Tổ chức Client-server và đa tầng

Các thành phần được chia thành các client yêu cầu và các server phản hồi, và logic ứng dụng được phân lớp trên các tầng trình bày, xử lý và dữ liệu có thể được phân tán độc lập để cân bằng tải và mở rộng.

Tổ chức ngang hàng (Peer-to-peer) và phi tập trung

Tất cả các nút đều tương đương về chức năng và hoạt động như cả client và server, cho phép các lớp phủ tự tổ chức mà không có điểm kiểm soát hoặc điểm lỗi trung tâm, với chi phí là các cơ chế tra cứu và nhất quán phức tạp hơn.

Kiến trúc định hướng tài nguyên (REST)

Chuyển trạng thái đại diện (Representational State Transfer) cấu trúc một hệ thống xung quanh các tài nguyên có thể định địa chỉ được thao tác thông qua một giao diện đồng nhất, không trạng thái, một kiểu kiến trúc được phát triển để giải thích và hướng dẫn khả năng mở rộng của web.

Clinical relevance

Kiểu kiến trúc là quyết định sớm có đòn bẩy cao nhất trong thiết kế hệ thống: nó chi phối khả năng mở rộng, cách ly lỗi và cách các nhóm có thể phát triển các thành phần một cách độc lập, đồng thời là nền tảng cho việc lựa chọn giữa các triển khai nguyên khối (monolithic), vi dịch vụ (microservice) và ngang hàng (peer-to-peer).

History

Các kiến trúc phân tán đã phát triển từ các máy tính lớn tập trung sang điện toán client-server vào những năm 1980, đến các hệ thống doanh nghiệp đa tầng và các lớp phủ ngang hàng quy mô lớn vào những năm 1990 và 2000, và đến các kiến trúc web định hướng tài nguyên mà các nguyên tắc của chúng được trình bày trong luận án REST của Fielding vào năm 2000.

Key figures

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

Seminal works

• tanenbaum2017
• fielding2000

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa mô hình kiến trúc và triển khai vật lý là gì?

Mô hình kiến trúc mô tả các thành phần logic và các mẫu tương tác của chúng, trong khi triển khai vật lý ánh xạ các thành phần đó lên các máy và mạng thực tế. Một mô hình kiến trúc có thể được triển khai trong nhiều cấu hình vật lý khác nhau.