理解主從設備模式(Master-Slave)

前言

在給定上下文的軟件體系結構中,爲了解決某些常常出現的問題而造成的通用且可重用的解決方案稱之爲架構模式,而常見的體系架構模式主要有如下十種

• 分層模式
• 客戶端-服務器模式
• 主從設備模式
• 管道-過濾器模式
• 代理模式
• 點對點模式
• 事件總線模式
• 模型-視圖-控制器模式
• 黑板模式
• 解釋器模式

而下面我將詳細介紹主從設備模式的概念,以及它的用法、在實際中常見的應用場景和優缺點等

主從設備模式

主從設備模式也叫作主僕模式英文簡稱爲Master-Slave,核心思想是基於分而治之的思想,將一個原始任務分解爲若干個語義等同的子任務,並由專門的工做者線程來並行執行這些任務,原始任務的結果是經過整合各個子任務的處理結果造成的.主要的使用場景有

• 並行計算,以提高計算性能
• 容錯處理,以提高計算的可靠性
• 計算精度,以提升計算的精確程度

並行計算下模式舉例

在分佈式的系統中,這個模式仍是比較經常使用的,簡單的說,主從(Master-Slave)與進程-線程的關係相似,Master只有一臺機器做爲Master,其餘機器做爲Slave,這些機器同時運行組成了集羣.Master做爲任務調度者,給多個Slave分配計算任務,當全部的Slave將任務完成以後,最後由Master聚集結果,這個其實也是MapReduce思想所在.

例如在Hadoop中,HDFS採用了基於Master/Slave主從架構的分佈式文件系統，一個HDFS集羣包含一個單獨的Master節點和多個Slave節點服務器，這裏的一個單獨的Master節點的含義是HDFS系統中只存在一個邏輯上的Master組件。一個邏輯的Master節點能夠包括兩臺物理主機，即兩臺Master服務器、多臺Slave服務器。一臺Master服務器組成單NameNode集羣，兩臺Master服務器組成雙NameNode集羣，而且同時被多個客戶端訪問，全部的這些機器一般都是普通的Linux機器，運行着用戶級別(user-level)的服務進程.

在上圖中展現了 HDFS 的 NameNode , DataNode 以及客戶端之間的存取訪問關係, NameNode 做爲 Master 服務，它負責管理文件系統的命名空間和客戶端對文件的訪問。NameNode會保存文件系統的具體信息，包括文件信息、文件被分割成具體block塊的信息、以及每個block塊歸屬的DataNode的信息。對於整個集羣來講，HDFS經過NameNode對用戶提供了一個單一的命名空間。DataNode做爲slave服務，在集羣中能夠存在多個。一般每個DataNode都對應於一個物理節點。DataNode負責管理節點上它們擁有的存儲，它將存儲劃分爲多個block塊，管理block塊信息，同時週期性的將其全部的block塊信息發送給NameNode。

優缺點

• 優勢:準確性——將服務的執行委託給不一樣的從設備，具備不一樣的實現。
• 缺點:從設備是孤立的,沒有共享的狀態。主-從通訊中的延遲多是一個問題，例如在實時系統中。這種模式只能應用於能夠分解的問題。

參考

• 維基百科
• 10種常見的軟件架構模式
• 主僕模式（Master-Slave）
• Hadoop：HDFS的Master/Slave架構