在讲分布式之前，我们先从需求入手，有这么一个需求，是要求构建一个任务处理的集群。

需求 要求满足以下特点：

高性能：对数据的分发和处理都必须低延时并且高效。 高可靠性：主要是对集群的健壮性的要求，就是整个集群，在网络抖动和部分机器挂掉的情况下，能保持较高的可用性。 强扩展能力：尽量减少对有状态的数据的依赖，便于横向或者纵向的扩展我们的实例，来满足大规模分布式计算的需求。 根据以上三个需求，我们来设计一个系统。 分析 如果要满足以上三个条件，那么我们就对需求进行拆解，通过功能和架构设计来满足，来尽量适配我们的设计需求。

高性能： 那么如何做到高性能，其实在整个架构中，高性能主要体现在降低IO操作，提高缓存能力。大多数的系统设计都可能跑不过这链各个方向。 降低IO的方式在整个系统设计中主要体现在两个方面：网络IO 和磁盘IO。 在大的集群中必不可少要有大量的网络数据传输，包括节点间的状态通信，数据流的同步等。这些都可能比较占用和依赖IO资源，我们在设计系统高性能的时候，尽量本着减少对网络IO的依赖关系，我们可以往这两方面思考：

减少网络传输次数 减少网络传入大小 网络的IO的基本优化，也就是这两个方面，那么对应磁盘的IO操作我们可以通过缓存来解决，尽量把数据放在内存里缓存起来，尽量减少任务的变更操作，或者借鉴 MapReduce的思想，增加集群的并行处理。那么针对任务处理主要有这么几点优化。

减少磁盘IO，缓存数据。 并行计算，任务分派和多节点处理。 同时，我们也对数据结构上也有要一些考虑，针对不同的使用场景，也需要考虑包括使用高性能的并发数据结构。 高可靠性： 为了满足整个集群的高可用性需求，我们需要考虑整个任务系统的健壮性，那么就会考虑到引入分布式协调组件的方式来提升系统的健壮性，从集群设计上来说，多引入一个组件，也会导致我们的系统复杂度的提升。在系统设计中，我们要尽量遵循“高内聚，低耦合”的设计思想。所以，引入的分布式协调组件，及时不能正常工作，也只是影响集群部分功能，不是强依赖的需求，暂时部分功能缺失，不能影响我们整体的功能，等到组件正常回复后，我们系统能正常运转就好了，这才是我们高可靠的目的所在。

引入分布性协调组建，我们就会引入两个l逻辑概念：控制层面和数据层面； 控制面：主要是和协调组件交互，负责整个集群层面控制逻辑的交互，包括选leader、watch监听状态，注册worker 等。 数据面：主要指定是整个集群中，数据处理和流动，包括数据分发，解析、处理等。 这两个层面是相互独立且相互协调，像汽车的发动机的几个系统相互协作。

那么我们的思路：

考虑到做任务，那么我们就会考虑， 需要有一个节点，来分派任务。<—数据面的情况 那这个节点怎么来的，抢出来的节点。 <— leader 控制面的概念 了解了基本概念后，我们也引入了不同的逻辑概念下的这么几个角色信息： 控制面： Leader：控制面中的角色，通过分布式协调组件选出来的角色信息，一个集群只有一个。 Follower: 是leader的候选者，如果发现leader 不存在，自己会主动抢leader ，直到有一个抢占成功。

数据面： master 的用来拉取、分派任务、维护worker 和任务的动态平衡。worker 用来干活的。 Leader 和master 是不是在一起。可以在一起，也可以不在一起，等到集群大的情况，可能这块的逻辑就分开了。 master 来做的事呢，就是分配好资源给worker 处理。 那么维持整个集群的高可靠性呢？ 这个集群的有master 拉取任务，分派给worker 进程处理的这个流程。

master 挂了，这个集群中，是通过 控制面的 follow 抢占锁 来 获取新的leader 。 worker挂了。那么master 会watch worker的工作目录，对资源重新分派，来维持这个集群的可靠性。

那么我们引入了分布式协调组件，主要考虑这么几点：

单点故障，不影响整个集群运行，也就是分布性协调组件本身的高可靠性； 分布式协调组件，无状态性，不能把分布式协调组件当成持久化存储，不能太依赖其数据。 其实，大多数基于Paxos 和Raft共识协调组件例如： zookeeper、 Etcd都满足我们的需求。 整个集群通过这么几个角色信息相互协调，来识别状态，来维护整个集群的有序稳定的运行。

强扩展能力： 考虑强扩展能力，我们会考虑，横向添加资源操作。集群中的任务太多了，worker 除了增加线程外，也已经到瓶颈了。那么我们集群中可以横向加节点来处理 集群中的任务 如果集群足够大，leader 和 master 节点也因为有大量的数据交互，导致系统整体功能变差，我们可以通过对集群拆分的方式，划分为多个集群的方式来处理不同的任务需求。这也是算法里“分治”的思想。

总结，本次我们通过对一个分布式系统的需求梳理，确定我们要实施的系统整体的设计方向和大体上的方案。同时，我们把需求具体化，通过拆解控制面和数据面的功能关系，这样我们的目标清晰和明确不少。后续，我们会根据需求，开始先从流程出手，进行架构设计，然后一步步深入讲解。