我们一起聊聊分布式与网络原理

作者：风间影月 2023-11-07 08:13:53

云计算

分布式

网络管理 人和人之间面对面对话沟通通过讲话，打电话通过电话走电话线，那么如果这两个人在计算机（或者手机）屏幕的两边沟通，那么就是用户A和计算机交互，然后计算机和用户B交互，达到沟通的目的。其实不论是人机交互还是计算机之间（机机）交互，那么都会有一个通信的过程。

并发是怎么出现的

众所周知，中国人口很多，人口资源相当丰富，十几亿人口。现如今的互联网/移动互联网发展的也很庞大，就因为人多，在大家都在使用一个app的时候，就会造成拥堵的现象，就跟超市一样，人多必然会拥挤，东西少，你需要抢购，你慢了一拍，就买不到，你遇到过早上大爷大妈抢着买鸡蛋的场景吧？而且结账速度也会比平时更慢，甚至还会出现限购的现象。这其实和互联网环境中的高并发道理是一样的。

相反，有些国家的人口基数本来就少，几千万吧，和我们没法比，他们那边的拥堵现象会好一些，但是毕竟人少。人多资源多，相应的，我们这的大数据发展很快，人多了，用户画像分析啊，用户行为分析啊，就更好做。人家国家就只有几千万，活跃用户可能百来万，大数据玩不溜。

人多人少有啥区别？消费啊，一个国家人口那么多，那么资源开发就更多，如果有一定的手段，你可以撬动他们来消费，我一个电商平台，做好运营/营销/推广，吸引用户多了，市场份额上来了，消费就上来了。如果你一个电商在一个人口少的国家去推广，市场就那么点大，消费水平上不来呀，人多人少没法比啊对吧~ 老铁。所以，大家会很容易会联想到什么？

1. 明星结婚，微博瘫痪了
2. 春运，12306 挂了，或者抢不到票
3. 等等这些都是人多所出现的必然现象。

此外，我们还有一个叫做粉丝经济，现如今，人人都是自媒体，只要你的流量大，粉丝多，你就能赚钱，就比如李佳琪啊罗胖呀，对吧。直播买东西就是推广产品的一中手段，如此一来，就能撬动大家的购买欲望，向电商平台输送流量。

这个时候，直播间里的用户会有一部分进入到电商平台购物。那么流量比例大概多少？一般来说都是28或者37原则，20%的用户会进来，甚至会少一些，假设有1000万用户，那么这个时候涌入的流量就是200万，那你平台能吃得消不？并发支撑够不够？有没有负载均衡，高并发处理行不行，有没有做高可用，这些都要考虑，并且也都和网络相关。所以要支持用户量，要想公司赚大钱，技术要和业务贴合，整体系统的并发与高可用以及稳定性，都要保证。如果因为某一个短板效应出现问题，那么用户的流失会很惨重，对平台与企业造成的影响是巨大的，除非是12306，用户必须用，否则，用户流量会分发的其他不同的渠道与电商平台。

所以，由技术来拉动市场，来稳定用户的。并发场景无处不在，那么这整个过程其实也是贴分布式系统的架构发展的。比如如下：

单体-->分布式-->集群高可用-->高并发-->微服务-->容器化。

分布式架构演变

负载均衡

轮训，加权轮训，ip_hash（一致性哈希），url_hash，最小连接数

负载均衡分为7层负载和4层负载

OSI网络模型原理

以上这些其实本质上都是基于网络，有了网络才能交互，网络通信和我们的生活息息相关。那么说到网络通信，咱们就得来聊一聊七层模型了，这个其实也是网络基础，很多小伙伴们在接触nginx以及集群啊啥的有点混乱，这其实本身就是比较偏网络的，这边我们就来一起聊一下。

人和人之间面对面对话沟通通过讲话，打电话通过电话走电话线，那么如果这两个人在计算机（或者手机）屏幕的两边沟通，那么就是用户A和计算机交互，然后计算机和用户B交互，达到沟通的目的。其实不论是人机交互还是计算机之间（机机）交互，那么都会有一个通信的过程。

通信就会涉及到计算机网络，和网络相关。我记得在我大学那会这个就是必考知识点。这里就会涉及到OSI七层网络模型。

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什么是OSI，可以把它当做是一种规范，计算机之间的通信，数据交互，要符合OSI标准才能够把数据从一端发到另外一端，从而让另外一个用户看到，如此以来达到交互。而且分层了，那么每一层的目的就更加明确了，做什么事由自己那一层决定，就跟MVC一样，各司其职，解耦。并且对于每一层的开发人员来讲，更加专注了，不同的开发人员维护不同层面的东西，不会耦合在一起。所以，分层解耦无处不在，在开发的过程中也要多考虑。咱们先来简单看一下：

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1. 应用层（7层）：如上图，两个用户通过qq或者微信沟通，他们依赖于计算机或者智能手机。那么应用软件就是第一层，也就是应用层这一层里的，这一层会规定http协议，数据格式等，供调用，只要是一些软件应用程序，他们都是基于应用层的，也就是和人最直接沟通的一个媒介，也就是软件，qq/微信/浏览器/idea/eclipse这些都是。
2. 表示层（6层）：协议啊，字符串的表示，加密
3. 会话层（5层）：session建立与保持，建立和管理应用程序之间的通信
4. 传输控制层（4层）：如何建立连接，如何数据传输，数据处理传输OK还是失败
5. 网络层（3层）：数据路由，如何找到哪个节点去处理的，数据如何通信，怎么发的
6. 数据链路层（2层）：通信之间的协议是啥，怎么发出去
7. 物理层（1层）：物理传输设备，比如wifi，2g/3g/4g，网线等看得见摸得着的。

七层模型（协议）归类合并

七层模型其实就是一些协议的定义和划分，每一层所执行的功能不同，对应的协议也不同，而且我们可以把他们再进行合并，如下图，分成4层或5层或7层其实都行。

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每一层的只能都是不同的，如下：

1. 物理层：物理传输设备，比如wifi，2g/3g/4g，网线等看得见摸得着的。当你和朋友微信聊天的时候，你用计算机插网线，你朋友用手机连接wifi，这些都是属于物理层的。打电话也一样，需要有电话线。
2. 那么计算机之间的传输通过物理层，传输的时候以什么形式传输呢？都是一些二进制数据，1010001001这样的。
3. 数据链路层：当计算机接收到1010001这些二进制的时候，这玩意本身很长，需要去进行解析的，所以他们其实是可以通过8位一组来进行划分，每组都是8位的话那么就可以进行数据运算和处理。那么每组8位（或者16位/64位），这活谁干呢？它是由链路层来划分的，物理层干不了，职能不够。
4. 链路层处理的规范协议为以太网协议，他是一个标准，也是规范，因为早期的时候很多公司都是对二进制数据进行不同的分组，能用，但是太乱了，为了更加规范，采用了以太网协议Ethernet。
5. 计算机通信会发出数据包，数据包包含head和data两个部分。
6. head包含发送者，接受者以及数据类型（源mac地址，目标mac地址）
7. data包含数据包的具体内容数据
8. 和rest请求很像吧？: - )
9. 数据发送的时候是head和data一起发的，有一定的长度限制，具体我忘了。如果太长了，会进行分片发送，也就是切割，啥是分片，自己百度，之前讲过很多了。
10. 那么这个数据包其实和你平时打电话是一样的道理，呼叫者是数据发送者，被叫者是数据接受者，谈话内容就是data数据包，对吧。
11. 附带一提，计算机里的地址，和每个人的手机号是一样的，叫做mac地址，和你的网卡相关。
12. 关于mac地址：之前提到了以太网协议Ethernet，这玩意也规定了要在互联网上通信，必须得有一个mac地址，而mac地址存在于网卡，所以有了网卡才能上网，每一个网卡对应一个mac地址（知识点啊，这个我们在架构师课程里的Keepalived以及LVS里说过，虚拟IP通过虚拟机里的网卡才能虚拟化出新的VIP），和你的手机卡也一样，你要打电话，得买一个手机卡，每一个手机卡里有唯一的一个手机号码，通过手机号码才能进行呼叫和被叫，ok吧。
13. 所以，这一层的链路层，他就是主要来定义数据的格式化传输的，一端传出去，另一端接受进来分组解析。
14. 网络层：这一层其实定义了IP协议，他有一个网关的概念，说到网卡大家会想到什么？nginx？zuul？gateway？那么他们是不是都会处于某个计算机节点上？他们都会有一个ip，那么其实当计算机数据发出去的时候，会经过网关，接受的时候，也会经过网关，相当于他是一个中介，通俗点讲，你打电话的时候，要通过运营商吧，从电话呼出去，到接收通过，中间的过程由运营商来帮你处理，这个时候的运营商你可以认为是一个网关（也是起到了数据路由的作用），他是存在于某一个地址的，也就是IP地址，那么每个区域都有不同的运营商，不同的运营商管着不同的归属地，那么你可以把区域（归属地）理解为局域网，而手机就是每一个mac地址，同一个区域的局域网的ip都是一样的，而手机号对应的mac地址则不一样，对吧。看一下下面的图来理解一下（加餐）

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4. 传输层：建立端口与端口之间的通信。什么意思呢，就是说呢，我们可以通过ip与mac地址找到对应的目标计算机节点，那么假设我们现在通过微信或者qq聊天，这个时候数据传输到对方的计算机了，那么对方的qq或者微信如何来接受你的数据呢？或者说如何把数据交给微信qq来展示给用户？这个时候就有端口的概念了，每个应用程序都会有一个端口，一个应用程序要多开，那么端口号肯定不一样，原理同tomcat。每个端口都会和网卡产生关联，我们在进行计算机交互的时候都会携带端口，比如8080，如此一来，那么对应的对方的应用程序才会接受到数据并且展示。ok吧。

• 比如还是以打电话为例，很多时候光打电话没用，对方没人接听，你需要再最后加上分机号，那么8080就比方说是分机号，可以打给人事，8088可以打给老板小蜜，那么端口就是这个意思。
• 传输层的协议为TCP何UDP，LVS属于传输层，他是4层负载均衡。

5. 应用层：应用层+表示层+会话层可以共同定义为应用层。用户所使用的所有的应用程序都是基于应用层，就比如qq，微信，浏览器，idea，eclipse都是，这是电脑与人最直观的交互。每个应用程序都可以有自己的不同的数据格式，数据组成形式，那么应用层就是规定了应用程序的数据格式。比如qq/微信/邮箱/浏览器，这些应用程序的数据传输的时候，协议都是不同的，数据格式也都是不同的，协议的不同在表示层 进行规范。会话层是建立在传输层之上的，和我们所说的session道理一致，用于维护两点之间的通信的，也就是建立和管理应用程序之间的通信，如果我电脑重启了，再次打开软件需要重新建立连接，也就是重新建立会话，OK吧。

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