Проектирование распределенных систем: подробное руководство

17 июня 2021 г.

Знание инженерии распределенных систем может помочь вам решить, является ли карьера в этой области правильным шагом. Независимо от вашей предыдущей квалификации, становление инженером по распределенным системам может оказать непосредственное влияние на ваши карьерные перспективы. Работа в области разработки распределенных систем — ценный шаг в карьере, но он требует исследований и целеустремленности. В этой статье мы обсуждаем, что такое проектирование распределенных систем, чем занимается инженер распределенных систем, каковы основные элементы этой области и даем ответы на наиболее часто задаваемые вопросы по этому вопросу.

Что такое распределенная системная инженерия?

Разработка распределенных систем — это область разработки программного обеспечения, которая имеет дело с системами, компоненты которых расположены на разных компьютерах в одной сети. Распределенная система, таким образом, использует несколько компьютеров, которые координируют свои действия и взаимодействуют друг с другом для достижения общей цели.

Наиболее важными характеристиками распределенных систем являются:

Неоднородность

Эти системы должны иметь возможность работать в нескольких сетях, на различных типах компьютерного оборудования, языках программирования, операционных системах и различных реализациях, выполняемых несколькими разработчиками.

Открытость

Распределенная система по определению является открытой, когда речь идет об используемом аппаратном и программном обеспечении. Элементы, составляющие его открытость:

• Опубликованный интерфейс, в котором четко названы и определены все его компоненты.

• Стандартизированные интерфейсы компонентов

• Любой добавленный компонент, который необходимо легко интегрировать с существующими

Совместное использование ресурсов

Любой существующий ресурс в распределенной системе должен быть доступен для прямого или удаленного доступа с нескольких компьютеров в системе. Аппаратные компоненты, такие как жесткие диски и принтеры, используются совместно для снижения затрат и удобства, в то время как данные и программные компоненты используются совместно для обеспечения согласованного обмена информацией.

Масштабируемость

Распределенная система должна иметь потенциал для роста, а это означает, что она должна справляться со значительным ростом числа людей, использующих ее. Хотя количество компьютеров в сети обычно должно расти по мере увеличения количества пользователей, ее компоненты должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить необходимость их изменения по мере роста системы. Они должны быть масштабируемыми и естественным образом адаптироваться к большему количеству пользователей.

параллелизм

Параллелизм относится к способности распределенной системы выполнять несколько задач одновременно. Это требует, чтобы все компоненты, работающие на разных машинах в сети, выполняли свои действия в определенном порядке и взаимодействовали друг с другом. Параллелизм внутри распределенной системы обычно делает ее более эффективной и уменьшает ее задержку.

Прозрачность

Распределенная система должна рассматриваться как пользователями, так и программистами как единое целое, а не как несколько объектов, работающих вместе. Он также должен отображать прозрачность, когда речь идет о различных элементах, таких как его местоположение, точки доступа и потенциал репликации.

Отказоустойчивость

Пользователи обычно полагаются на то, что распределенные системы работают без сбоев каждый раз, когда им нужно их использовать. Инженеры, которые его настроили, должны убедиться, что аппаратные, программные и сетевые компоненты настроены таким образом, чтобы система была доступна для пользователей, даже если что-то не работает должным образом.

Чем занимается инженер по распределенным системам?

Роль инженера распределенных систем и связанные с ним задачи во многом зависят от точного характера работы, при этом каждая организация имеет несколько разные потребности и взгляды на должность. Получив глубокое понимание распределенной системы, над которой им необходимо работать, они, как правило, несут ответственность за создание приложений, ориентированных на данные, которые используют несколько компонентов в системе, хорошо работают для всех пользователей и являются масштабируемыми.

Некоторые из ключевых квалификаций для роли инженера по распределенным системам:

• Степень бакалавра или магистра в области компьютерных наук или в аналогичной области

• Глубокие знания всех основных концепций, связанных с компьютерами и электроникой в ​​целом

• Опыт проектирования, внедрения и обслуживания ориентированных на данные и масштабируемых приложений

• Непосредственный опыт работы с распределенными системами

• Глубокое понимание всех основных концепций информатики

• Способность и готовность напрямую взаимодействовать с конечными пользователями и собирать соответствующие отзывы, которые затем можно использовать для улучшения распределенной системы.

Преимущества распределенных систем

Некоторые из наиболее важных преимуществ проектирования, внедрения и обслуживания распределенной системы:

• Надежность: синхронизация большого количества компьютеров, выполняющих небольшие одновременные задачи и постоянно взаимодействующих друг с другом, может привести к созданию очень надежной системы. Причина этого в том, что отсутствие централизации означает, что единичный сбой не может остановить всю систему.

• Горизонтальная масштабируемость. Помимо возможности масштабирования и роста вместе с количеством пользователей, распределенные системы также упрощают горизонтальное масштабирование за счет добавления новых возможностей и функций. Это позволяет конечным пользователям расширять функциональные возможности своих систем по мере необходимости.

• Высокая производительность: задача, которую должна выполнять распределенная система, обычно делится на небольшие части и обрабатывается несколькими компьютерами одновременно. Это означает, что несколько задач могут выполняться одновременно, что снижает общую потребность во времени и ресурсах.

Часто задаваемые вопросы по проектированию распределенных систем

Рассмотрим эти часто задаваемые вопросы, касающиеся разработки распределенных систем:

Каковы два основных способа функционирования распределенных систем?

Два основных способа функционирования распределенных систем:

• Каждый компьютер в сети работает вместе с другими для достижения общей цели, и конечный пользователь видит результат как одну основную задачу.

• Каждый компьютер в сети контролируется независимым конечным пользователем, а распределенная система позволяет различным пользователям совместно использовать различные ресурсы и услуги.

Каковы основные типы распределенных систем?

Существует четыре основных типа распределенных систем:

• Клиент-сервер: клиент подключается к серверу для получения данных, форматирует их и показывает конечному пользователю.

• Трехуровневый: информация о клиенте хранится на среднем уровне, что упрощает развертывание приложений.

• N-уровень: N-уровень в основном используется в ситуациях, когда приложению или серверу необходимо пересылать определенные запросы другим корпоративным службам в той же сети.

• Одноранговая сеть: никакие машины не используются для предоставления различных услуг конечным пользователям или управления ресурсами. Каждая машина в системе разделяет общую ответственность и, в зависимости от ситуации, может быть либо клиентом, либо сервером.

Является ли Интернет распределенной системой?

Хотя Интернет часто рассматривается как платформа, на которой работают распределенные системы, он также подходит под определение распределенной системы, поскольку состоит из большого количества независимых устройств, при этом ни один компьютер не отвечает за его производительность.