从零开始理解 C++ 后端编程中的分布式系统

一、什么是“分布式”？

简单来说，分布式系统就是由“多个计算机（或服务器）”组成的一个大系统，它们通过网络协作完成某个任务，就像一个“团队合作”一样。

想象你开了一家餐馆，最初只有 一个厨房 和 一个服务员，所有订单都在这里处理。随着生意变好，你需要：

• 开分店（多个厨房）

• 雇佣更多服务员（多个服务节点）

• 协调分店之间的食材供应（数据同步）

这就是 分布式系统 的核心思想：将任务拆分到多台计算机（节点）上协同工作，共同完成一个目标。

举个生动的比喻：

想象你和朋友们在一起做一道大菜，你们不在一个厨房里，而是各自处在不同的厨房里，各自负责不同的调料、配料，然后通过电话、微信沟通，把准备好的部分搬到一起，最终完成一顿美味佳肴。这个“分布在不同乡村/城市的厨房”合作做菜，就是一种“分布式”的思维。

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二、为什么要用“分布式”？

单机系统的局限性：

• 性能瓶颈：CPU、内存、磁盘有限，无法处理海量请求（如双十一购物节每秒百万订单）。

• 可靠性问题：单机故障会导致整个系统瘫痪。

• 扩展性不足：无法通过简单增加机器提升能力。

分布式系统的优势：

• 水平扩展：通过增加机器提升性能。

• 高可用性：单节点故障不影响整体服务。

• 灵活部署：不同服务可独立扩展（如订单服务、支付服务）。

原因很多，主要包括：

1. 扩展性（可扩展）：单台电脑（单机）处理能力有限，但多台电脑可以一起合作，处理更大的数据、更复杂的任务。
2. 高可用性：如果一台机器出现问题，其他机器还能继续工作，不会让整个系统崩溃。
3. 负载均衡：把请求平均分配给不同的服务器，避免某个机器过载。
4. 地理分散：用户分布在不同地区，可以让系统靠近用户，提高响应速度。

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三、分布式系统的核心概念

3.1 水平扩展 vs 垂直扩展

• 垂直扩展（Scale Up）：升级单台机器的硬件（如换更强的 CPU）。

  • 优点：简单，无需改代码。

  • 缺点：成本高，存在物理上限。

• 水平扩展（Scale Out）：增加更多机器分担负载。

  • 优点：理论上无限扩展。

  • 缺点：需解决数据同步、负载均衡等问题