系统概念与系统架构介绍

### 系统概念与系统架构介绍 在当今的信息技术领域，系统概念和系统架构是构建高效、可靠系统的基础。下面将深入探讨不同的系统架构及其应用场景，同时通过谷歌和Facebook的实例来具体分析系统架构的设计与实现。 #### 对等计算（Peer-to-Peer Computing） 对等计算架构是客户端 - 服务器架构的一种替代方案。在对等架构中，网络中的计算机地位平等，能够共享文件和其他资源，并在计算机之间传输这些资源。只要有适当的权限，网络中的任何计算机都可以查看其他计算机的资源并进行共享。 然而，对等计算也存在一些明显的缺点： - **缺乏集中控制**：由于每台计算机基本独立，难以或无法建立集中控制来限制不当访问和确保数据完整性。 - **文件定位困难**：很难知道特定文件的位置，并且在需要文件时，也不能保证持有该文件的资源实际上是可访问的。 - **文件版本同步问题**：系统中可能存在同一文件的多个版本，每个版本存储在不同的计算机上，难以控制和维护不同文件版本的同步。 - **安全风险**：数据可能会公开地通过许多不同的机器传输，这些机器的用户可能会在数据传输过程中窃取数据或注入病毒。 因此，在网络中的计算机由多个个人或团体控制的组织环境中，对等计算通常不被考虑。不过，对等计算在个人计算机之间的文件移动或小型办公室或家庭网络中共享打印机等场景中是足够、合适且有用的。 此外，对等技术在组织架构之外的互联网文件共享方法中已被证明是可行的，特别是在音乐和视频下载方面。其优势在于消除了与服务器相关的重负载和网络流量，但也存在计算机被操纵传播病毒和窃取身份等严重问题。还有一种混合模型，使用客户端 - 服务器技术来定位可以参与对等交易的系统和文件，这种模型用于即时通讯、Skype等在线电话系统以及Napster等合法文件下载系统。 #### 系统架构师的角色 IT系统架构师需要从应用架构、数据架构、网络架构和计算机架构等多个角度来考虑系统。他们的主要职责是评估组织的特定需求，并创建一个满足这些需求的系统，同时尝试在计算机性能、网络能力、用户便利性和预算之间实现最佳平衡。架构师在设计时会考虑系统的各个方面，就像设计房屋时要考虑人员流动、空间利用、房间布局、机械系统和美学设计等不同方面一样。 #### 谷歌：系统架构示例 谷歌的主要使命是为全球数十亿用户提供强大、快速的互联网搜索功能，并通过根据用户搜索的特定性质定向投放广告来获取收入。谷歌的IT系统架构设计对于实现其使命和达到合理的收入目标至关重要。 谷歌IT系统必须满足以下基本要求： - **响应能力**：能够同时响应来自世界各地的数百万个请求，并提供相关的、排名的搜索结果和适当定向的广告。搜索结果和广告应尽可能在语言、地理适用性和文化方面与用户的位置相匹配。 - **数据收集与组织**：能够系统地、全面地搜索互联网以检索数据，并以易于响应用户请求的方式组织数据，同时要有处理机制来对请求结果进行排名。 - **可靠性**：尽可能以接近100%的可靠性响应用户请求，系统内个别硬件和软件组件的故障不应影响系统性能。 - **可扩展性与成本效益**：系统必须易于扩展以处理不断增加的请求数量，并且具有成本效益。 在应用层面，系统需要完成以下三个特定的处理任务： 1. **接受搜索请求**：接受用户的搜索请求，识别并排名匹配项，创建网页并提供给用户。 2. **数据收集**：收集大量数据，“爬行”网页，识别每个网页上的搜索词，并维护一个索引数据库，将每个词与相应的页面连接起来，同时将每个网页存储在网页数据库中并为每个条目分配排名值。 3. **广告管理**：管理广告，根据用户的搜索请求识别合适的广告，并将广告提供给创建网页的应用程序。 当用户在浏览器中输入谷歌的URL时，浏览器使用域名服务（DNS）来确定要发送请求的Web服务器的IP地址。谷歌提供多个替代IP地址，根据请求发送的大致位置，DNS将请求路由到附近的谷歌数据中心。谷歌在全球维护着四十多个独立的数据中心来服务用户请求。 谷歌数据中心的搜索应用架构处理流程如下：