分布式计算是未来的技术发展重点,所以掌握好分布式计算就很重要了,下面我就全面来详解分布式计算@mikechen
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分布式计算定义
分布式计算是一种计算模型,它利用多台计算机(节点),协同工作来完成一个计算任务。

在分布式计算中,任务被分割成多个子任务,并分配给不同的计算节点进行处理。
分布式计算特点分布式计算,有以下4大特点:
并行处理:分布式计算,利用多台计算机并行处理任务,加快了任务的完成速度。资源共享:不同计算节点之间可以共享资源,包括:计算资源、存储资源、和网络资源等。分布式存储:数据通常存储在多个计算节点上,以提高数据的可靠性、和可用性。扩展性:分布式计算系统可以根据需要动态地增加、或减少计算节点,以适应不同规模的计算任务。分布式计算框架分布式计算框架,是用于构建分布式计算系统的软件框架,帮助开发者实现分布式计算任务的并行处理、资源管理、数据存储等功能。
1.Apache Hadoop
Hadoop是最早的开源分布式计算框架之一,主要用于大规模数据处理和分析。
Hadoop提供了两个核心组件:Hadoop分布式文件系统(HDFS)、和MapReduce计算框架,可以在大量的廉价服务器上并行处理数据。
HDFS作为Apache Hadoop生态系统的一个关键组件,在大数据领域得到了广泛的应用。
如下图所示:
NameNode:NameNode是HDFS的主节点,负责管理文件系统的命名空间和元数据信息。DataNode:DataNode是HDFS的数据节点,负责存储实际的数据块,每个数据节点都会定期向NameNode报告自己所存储的数据块信息。客户端:客户端是HDFS的用户,通过HDFS客户端API与HDFS进行交互,包括:文件的读写、删除、复制等操作。
MapReduce模型最早由Google提出,后来被Apache Hadoop采纳并实现。
它将数据处理任务划分为两个阶段:Map阶段和Reduce阶段,通过多台计算节点的协作完成数据处理任务。
在Map阶段,每个Map任务会读取输入数据的一部分,并将其转换为一系列键值对(key-value pairs)。在Reduce阶段,每个Reduce任务会处理一组分组后的中间键值对,将它们合并成最终的输出结果。2.Apache Spark
Apache Spark是一个快速、通用的分布式计算系统,专为大规模数据处理而设计。
Spark的设计目标是提供比Hadoop MapReduce更快、更简单的数据处理能力,支持更广泛的应用场景。
例如:迭代式算法、交互式查询、流式处理和机器学习等。
Hadoop MapReduce使用磁盘存储和批处理模式,速度相对较慢。
由于Spark可以将数据加载到内存中进行迭代计算,实现了比Hadoop MapReduce更快的数据处理速度。
因此适用于需要频繁重复读取和计算的场景,例如:机器学习算法、图计算和实时流处理等。
3.TensorFlow
TensorFlow是一个开源的机器学习框架,支持分布式计算、和大规模机器学习任务。
TensorFlow支持分布式计算,可以在多个计算节点上并行训练和推断模型,从而实现高效的大规模机器学习任务。
4.Apache Flink
Apache Flink是一个开源的流式处理框架,用于实时流处理和批处理任务。
Flink可以用于实时数据流分析和实时指标计算,如用户行为分析、实时报警和实时监控等。
Flink也可以用于数据清洗、数据转换和数据合并等批处理任务,如:ETL(Extract-Transform-Load)和数据仓库构建等。
5.Apache Storm
Apache Storm是一个开源的实时流处理系统,最初由Twitter开发并开源,后来成为Apache顶级项目。
Storm提供了一个分布式、可扩展和容错的平台,用于处理大规模的实时数据流,并支持高吞吐量和低延迟的数据处理。
6.Apache Beam
Beam是一个统一的分布式计算编程模型,可以在多个分布式计算引擎上运行,包括:Apache Spark、Apache Flink等。
Beam提供了一套高级API,用于编写批处理和流处理任务,以及支持复杂的数据流处理操作。
7.Dask
Dask是一个开源的并行计算库,用于处理大规模数据集。
它提供了类似于Pandas和NumPy的API,可以在单机或分布式集群上运行,并支持流式数据处理和并行计算任务。
8.Kubernetes
Kubernetes是一个开源的容器编排引擎,用于管理容器化应用程序的部署、扩展和管理。
它可以用作分布式计算框架的底层基础设施,支持容器化应用程序的部署和运行。
分布式计算应用分布式计算可以用于各种不同的应用场景,例如:
1、大数据处理
分布式计算在大数据处理领域具有重要应用,通过将数据分割成多个小块并在多个计算节点上并行处理。
2、实时流处理
实时流处理是分布式计算的另一个重要应用场景,通过在数据流上实时处理和分析数据,可以及时发现数据的变化、和趋势。
3、机器学习
通过在多个计算节点上并行训练和推断模型,可以加速机器学习算法的运行速度,并处理大规模的数据。
4、人工智能
人工智能算法通常需要大量的数据来训练、和调优模型,而这些数据往往是庞大且分散存储的。
而且,深度学习算法通常需要大量的计算资源、和存储资源来训练深度神经网络模型,而这些资源往往是分布式存储和计算的。
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