Úvod
Proč společnosti jako Google a Facebook používají architekturu Shared Nothing Architecture a jak se liší od jiných modelů?
Čtěte dále a zjistěte, co je to Shared Nothing, jak je ve srovnání s jinými architekturami a jaké jsou jeho výhody a nevýhody.
Co je architektura sdíleného nic?
Shared Nothing Architecture (SNA) je distribuovaná výpočetní architektura, která se skládá z více oddělených uzlů, které nesdílejí prostředky. Uzly jsou nezávislé a soběstačné, protože mají svůj vlastní diskový prostor a paměť.
V takovém systému je datová sada/pracovní zátěž rozdělena do menších sad (uzlů) distribuovaných do různých částí systému. Každý uzel má svou vlastní paměť, úložiště a nezávislá vstupní/výstupní rozhraní. Komunikuje a synchronizuje se s ostatními uzly prostřednictvím vysokorychlostní propojovací sítě. Takové připojení zajišťuje nízkou latenci, velkou šířku pásma a také vysokou dostupnost (se záložním propojením dostupným pro případ, že primární selže).
Protože jsou data horizontálně rozdělena, systém podporuje inkrementální růst. Můžete přidat nové uzly pro horizontální škálování distribuovaného systému a zvýšit přenosovou kapacitu.
Sdílený diagram architektury Nic
Nejlepší způsob, jak porozumět architektuře modelu sdíleného-nic, je vidět ji vedle sebe s jinými typy architektur.
Níže vidíte rozdíl ve sdílených a nesdílených komponentách v různých modelech – Sdíleno vše , Sdílené úložiště a nic nesdílel .
Na rozdíl od ostatních nemá SNA žádné sdílené prostředky. Jediná věc, která spojuje uzly, je síťová vrstva, která spravuje systém a komunikaci mezi uzly.
Vysvětlení dalších typů sdílené architektury
Koncept „sdíleného nic“ poprvé představil Michael Stonebraker ve své výzkumné práci z roku 1986, ve které porovnal architekturu sdíleného disku a sdílené paměti. Při porovnávání těchto dvou možností Stonebraker zahrnul možnost vytvoření systému, ve kterém není sdílena paměť ani úložiště.
Při rozhodování, zda je SNA řešením pro váš případ použití, je nejlepší jej porovnat s jinými typy clusterů. Mezi alternativní možnosti patří:
- Architektura sdíleného disku
- Architektura sdílené paměti
- Architektura sdíleného všeho
Architektura sdíleného disku
Sdílený disk je architektura distribuovaného počítače, ve které jsou všechny uzly v systému propojeny se stejným diskovým zařízením, ale mají svou vlastní soukromou paměť. Sdílená data jsou přístupná ze všech uzlů clusteru a obvykle představují sdílený disk (jako je databáze) nebo sdílený souborový systém (jako síť úložiště nebo úložiště připojené k síti). Architektura sdíleného disku je nejlepší pro případy použití, kdy rozdělení dat na oddíly není možné. Ve srovnání s SNA je mnohem méně škálovatelný.
Architektura sdílené paměti
Sdílená paměť je architektonický model, ve kterém uzly v systému používají jeden prostředek sdílené paměti. Toto nastavení nabízí jednoduchost a vyrovnávání zátěže, protože zahrnuje dvoubodová spojení mezi zařízeními a hlavní pamětí. Rychlá a efektivní komunikace mezi procesory je klíčem k zajištění efektivního přenosu dat a zamezení redundance. Taková komunikace probíhá prostřednictvím propojovací sítě a je řízena jedním operačním systémem.
Architektura sdíleného všeho
Na opačné straně spektra je architektura sdíleného všeho. Tento architektonický model se skládá z uzlů, které sdílejí všechny zdroje v rámci systému. Každý uzel má přístup ke stejným výpočetním zdrojům a sdílenému úložišti. Hlavní myšlenkou takového systému je maximalizace využití zdrojů. Nevýhodou je, že sdílené zdroje také vedou ke snížení výkonu kvůli sporům.
Výhody a nevýhody architektury Shared Nothing
Ve srovnání s různými sdílenými architekturami uvedenými výše je jasné, že Shared Nothing Architecture přináší mnoho výhod. Podívejte se na některé výhody i nevýhody takového modelu.
Výhody
Existuje mnoho výhod SNA, z nichž hlavní jsou škálovatelnost, odolnost proti chybám a méně prostojů.
Snazší škálování
Neexistuje žádný limit, pokud jde o škálování v modelu sdíleného-nic. Neomezená škálovatelnost je jednou z nejlepších vlastností tohoto typu architektury. Protože jsou uzly nezávislé a nesdílejí zdroje, škálování vaší aplikace nenaruší celý systém ani nepovede ke sporům o zdroje.
Eliminuje jednotlivé body selhání
Pokud jeden z uzlů v aplikaci selže, neovlivní to funkčnost ostatních, protože každý uzel je soběstačný. Přestože selhání uzlu může ovlivnit výkon, nenaruší celkové chování aplikace jako celku.
Zjednodušuje upgrady a zabraňuje výpadkům
Při práci nebo upgradu jednotlivých uzlů není nutné systém vypínat. Díky redundanci neovlivňuje aktualizace jednoho uzlu najednou účinnost ostatních. A co víc, redundantní kopie dat na různých uzlech zabrání neočekávaným výpadkům způsobeným selháním disku nebo ztrátou dat.
Nevýhody
Jakmile zvážíte výhody SNA, podívejte se na několik nevýhod, které vám mohou pomoci rozhodnout, zda je pro vás tou nejlepší volbou.
Cena
Uzel se skládá z jeho jednotlivého procesoru, paměti a disku. Mít vyhrazené zdroje v podstatě znamená vyšší náklady, pokud jde o nastavení systému. Kromě toho je přenos dat, který vyžaduje softwarovou interakci, dražší ve srovnání s architekturami se sdíleným diskovým prostorem a/nebo pamětí.
Snížený výkon
Škálování vašeho systému může nakonec ovlivnit celkový výkon, pokud není mezikomunikační vrstva správně nastavena.