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[系统运维]以通信方式共享内存不要以共享内存方式通信(2)

继续以“以通信方式共享内存,不要以共享内存方式通信”这句话展开。

从云原生开始。

云原生是面向微服务的架构,而消息传递是微服务交互的媒介,每个工人都接触过关于消息队列的概念,正是消息支撑了云原生微服务。

消息并不封装状态,消息本身无状态,状态通过消息之间的交互来体现。消息交互可自由组合,这是分布式的源泉,而云原生本身就是面向分布式的设计。

一个部署云原生应用的IDC机房就是缩小版的全球TCP/IP互联网,无状态的消息在分布式的微服务之间传递,状态仅由微服务的交互定义和维护。

甚至一台物理主机内部板卡也成了微型版的全球TCP/IP互联网,无状态的消息在分布式的模块之间传递,状态仅由模块之间的交互定义和维护。

共享内存类似总线,大家拥有平等访问权,但写访问时要独占。我们可以从总线和消息交换的关系看共享内存的处境。

曾经,主机主板上很多总线,很多模块都要先争抢获得总线控制权才能与CPU或别的模块通信,但后来PCIe将总线改成了由Hub互联的交换网络,采用消息交换替换了总线仲裁。

以太网在此之前已经走过了同样的轨迹。

近来年被工人们提倡的微内核思想,大致也是这么回事,将对共享数据结构的操作换成了消息传递。

为什么这些都和全球TCP/IP互联网类比呢?因为TCP/IP的基础就是异步的,无状态的,分布式的,消息传递的分组交换网。

总线简单朴素,随着系统规模的扩大,总线争抢带来的时间损耗指数级上升,人们发现总线无法支持高并发及无法物理扩展时,消息传递便替换了总线。大规模系统,消息操作带来的额外延时是可以忽略不计的。

无论内部板卡,局域网,PCI,操作系统都是从局域范围开始的,它们一开始从总线开始便不足为奇。然而互联网一开始就是连接分布式广域端的,一开始就不适合采用总线结构,这反过来说明总线在分布式场景的不适用。

我一向赞美TCP/IP端到端原则,正是它无状态的IP细腰让互联网规模得以任意扩大而不引入额外开销,而细腰也是无状态消息交换的核心,只在发送端和接收端之间定义和维护状态,而不是所有端一起维护共享总线或内存的状态。

因此,消息传递也遵循端到端原则,可以自由扩展规模,总线和共享内存则相反。

以上从局域扩而大之的视角,我们看到了消息传递替换总线的趋势。

反过来,从广域向内缩,规模在渐小,传输延时在渐短,越来越不分布式,无状态消息传递带来的可扩展优势越发无用武之地,其额外封装带来的额外延时逐渐承担了端到端延时的大头。

除去额外的消息封装和传输操作,所有不多的实体直接操作信息所在的内存,最小化端到端延时便成了可观的收益,因此,总线和共享内存便是微缩版系统的极致了。

这就两边都说得通了,从小规模到大规模,总线和共享内存被消息传递替代,从大规模到小规模,总线和共享内存则是消息传递的优化。

就像广义相对论,牛顿力学,量子力学一样,不同的规模尺度有不同的哲学。

浙江温州皮鞋湿,下雨进水不会胖。

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加:2022-04-18 18:25:00  更:2022-04-18 18:28:55 
 
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