分布式架构模式手册

从理论到实践，深入理解分布式系统的核心模式与最佳实践

手册概述

本手册系统性地介绍分布式系统中的核心架构模式，从基础理论到工程实践，帮助你构建高可用、高性能、可扩展的分布式系统。

学习目标

通过本手册，你将掌握：

  • 分布式系统的理论基础（CAP、BASE）
  • 分布式协调与一致性解决方案
  • 服务发现、负载均衡等核心组件
  • 熔断降级等容错机制
  • DDD、CQRS等先进架构模式
  • 真实场景下的最佳实践

适合人群

  • 后端工程师：构建分布式系统
  • 架构师：设计高可用架构
  • 面试准备者：掌握分布式核心知识
  • 技术管理者：了解技术选型

📖 章节目录

第1章：分布式一致性

字数: 约 6,000 字 难度:

分布式系统的"大脑"：

  • 什么是分布式协调：配置管理、服务发现、分布式锁
  • ZooKeeper详解：ZAB协议、数据模型、Watch机制
  • etcd详解：Raft协议、API设计、性能优化
  • 对比分析：ZooKeeper vs etcd
  • 应用场景：配置中心、服务注册、Leader选举
  • 实战案例：Kafka、Dubbo如何使用

核心要点：

ZooKeeper vs etcd:

ZooKeeper:
- 成熟稳定（2011年）
- Java生态
- CP系统（强一致性）
- 使用场景：Kafka、HBase、Dubbo

etcd:
- 现代化设计（2013年）
- Go语言实现
- CP系统（Raft算法）
- 使用场景：Kubernetes、Service Mesh

第4章：服务发现与注册

字数: 约 5,000 字 难度:

构建容错的分布式系统：

  • 为什么需要熔断降级：雪崩效应、连锁故障
  • 熔断器模式：Closed、Open、Half-Open
  • 降级策略：主动降级、被动降级、开关降级
  • 限流保护：令牌桶、漏桶（与06限流系统关联）
  • 主流框架：Hystrix、Sentinel、Resilience4j
  • 实战案例：超时控制、资源隔离、快速失败

核心要点：

熔断器状态机：

Closed（关闭）:
  正常请求 → 失败率 < 阈值 → 保持Closed
           → 失败率 ≥ 阈值 → 转为Open

Open（打开）:
  拒绝所有请求 → 等待超时 → 转为Half-Open

Half-Open（半开）:
  允许少量请求 → 成功 → 转为Closed
                → 失败 → 转为Open

第7章：DDD领域驱动设计

字数: 约 5,500 字 | 难度:

复杂业务系统的建模方法：

  • DDD核心概念：领域、子域、限界上下文
  • 战略设计：上下文映射、防腐层
  • 战术设计：实体、值对象、聚合、领域服务
  • 分层架构：应用层、领域层、基础设施层
  • 事件驱动：领域事件、事件溯源
  • 实战案例：电商订单系统的DDD建模

核心要点：

DDD的核心构建块：

实体（Entity）：
- 有唯一标识
- 生命周期
- 示例：订单、用户

值对象（Value Object）：
- 无标识
- 不可变
- 示例：地址、金额

聚合（Aggregate）：
- 一致性边界
- 聚合根管理
- 示例：订单聚合（订单+订单项）

领域服务（Domain Service）：
- 无状态
- 跨聚合操作
- 示例：转账服务

第8章：CQRS与Event Sourcing

字数: 约 4,500 字 | 难度:

高性能、可扩展的架构模式：

  • CQRS模式：命令查询职责分离
  • 读写分离的优势：性能优化、独立扩展
  • Event Sourcing：事件溯源、事件存储
  • 最终一致性：事件驱动、异步处理
  • 实现方案：Axon Framework、EventStore
  • 实战案例：银行账户系统、审计日志

核心要点：

CQRS架构：

传统架构：
  Client → API → Model (R/W) → Database

CQRS架构：
  Client → Command API → Write Model → Write DB
        → Query API   → Read Model  → Read DB
                         ↑
                    Event Bus（异步同步）

优势：
- 读写独立扩展
- 读模型可针对查询优化
- 写模型专注业务逻辑

学习建议

理论与实践结合

每章内容都包含：

  • 📖 理论基础：为什么需要、核心概念
  • 代码实现：Go语言示例
  • 🏗️ 架构设计：实际场景应用
  • 面试问答：常见问题解答

循序渐进

不要跳跃式学习，建议按顺序阅读：

  1. 先理解基础理论（第1章）
  2. 再学习具体技术（第2-6章）
  3. 最后掌握高级模式（第7-8章）

动手实践

每章都提供了完整代码示例：

  • 克隆代码仓库
  • 运行示例程序
  • 修改参数观察效果
  • 尝试解决练习题

技术栈

本手册使用的技术栈：

  • 编程语言：Go 1.20+
  • 分布式协调：ZooKeeper 3.8+、etcd 3.5+
  • 服务发现：Consul 1.15+、Nacos 2.2+
  • 缓存：Redis 7.0+
  • 消息队列：Kafka 3.4+
  • 监控：Prometheus、Grafana
  • 容器化：Docker、Kubernetes

知识图谱

分布式架构模式
│
├── 理论基础
│   ├── CAP理论 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
│   ├── BASE理论                     ┃
│   └── 一致性模型                   ┃
│                                    ┃
├── 协调与一致性 ←←←←←←←←←←←←←←←←←←←┛
│   ├── 分布式锁 ━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
│   └── 分布式协调                  ┃
│       ├── ZooKeeper               ┃
│       └── etcd                    ┃
│                                   ┃
├── 服务治理 ←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←┛
│   ├── 服务发现与注册
│   ├── 负载均衡
│   └── 熔断降级
│
└── 高级模式
    ├── DDD领域驱动设计
    └── CQRS与Event Sourcing

快速开始

环境准备

# 1. 安装Go
brew install go

# 2. 安装Docker（用于运行中间件）
brew install docker

# 3. 启动依赖服务
docker-compose up -d

运行示例

# 进入示例代码目录
cd examples/

# 运行分布式锁示例
go run 02-distributed-lock/redis/main.go

# 运行服务发现示例
go run 04-service-discovery/consul/main.go

参考资料

经典书籍

  • 《Designing Data-Intensive Applications》- Martin Kleppmann
  • 《分布式系统原理与范型》- Andrew S. Tanenbaum
  • 《微服务设计》- Sam Newman
  • 《领域驱动设计》- Eric Evans

技术文档

论文

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更新日志

  • 2025-11-13: 创建手册框架，完成章节规划
  • 持续更新中...

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