1.1 單機小型機時期

很顯然計算機誕生之初只是一個工具，像汽車、電視一樣，只有單一的功能；不過計算機的特別之處就在于，人們能為其編寫程序，不同的程序能夠實現不同的功能，這就使得計算機的應用面得到了空前的發展，變得不僅僅是為少數人服務，而是普惠大眾了。這個時候，就需要一種方式讓更多的人能從計算機的功能中受益。當然把每個人都叫到屋里也許是個方法（如舉辦開放日等），但顯然這太麻煩，而且受益者遠遠達不到普惠的程度。

好在，后來誕生了影響21世紀的互聯網。

1.1.1 互聯網的誕生

第一個計算機網誕生于1969年，就是美軍的阿帕網（ARPA），其最初僅僅是為軍事目的服務的，后來一些大學由于科研原因逐步加入，慢慢就進化成今天的“因特網”（Internet）。隨著計算機的普及，網上商業服務迅速崛起，網絡上的服務開始由單一的信息介紹變為五花八門的服務，它們為整個世界帶來了全新的面貌。

2000年初，中國的網民僅為890萬，很多人都不知道互聯網為何物，因此大多數服務業務單一且簡單，采用典型的單機模型外加一個數據庫就能應對絕大多數場景，所有功能都寫在一個應用里并進行集中部署，如圖1.1所示：

現在看來，這簡直是在開玩笑！但真的沒有，這個架構對于那時的用戶量來說確實足夠而且簡單，甚至如今知名的“淘寶網”在2003年剛剛誕生時就差不多是這個樣子。

工程師們在一個大應用里添磚加瓦，需要發布的時候就集中打包，如果遭遇錯誤就全部回滾。好在那個時候各部分功能都還算簡單，在依賴組里吼一聲，給個接口名，在系統內部引用再調用一下也就解決了。同時那個時期還有很多經典的設備，如IBM的小型機（如Power系列），或者EMC的高端存儲（如Symmetrix系列）等，都是單機時代的典型代表，它們追求的都是單機服務能力，那個時候還沒有分布式一說。

1.1.2 復雜應用拆分

不過到了2018年，中國網民的數量達到了驚人的7.72億（上漲了近100倍），而且隨著應用的日益復雜化與多樣化，開發者們對系統的“容災、伸縮及業務響應能力”有了更高的要求。

暫且不說用戶增長的影響因素，單純從服務的穩定性與功能上來講，單機架構就有很大的問題，因為如果“服務器”和“數據庫”中的任一個出現故障，整個系統就會崩潰，或者說若某個板塊的功能需要更新（例如“新聞網頁”），那么整個系統便需要重新發布。顯然，對于業務迅速發展的萬物互聯時代，這兩點就足以致命。

因此，工程師們開始思考，如何在保障可用性的同時快速響應業務變化。他們想到了將一個應用拆分成多個應用的方法，也就是將上面的“大統一”拆分成多個子應用，“新聞頁面”應用、“聊天室”應用、“論壇”應用等，這種方式被稱為垂直拆分。它們各自有整套的硬件體系作為支撐，于是就變成了圖1.2的樣子。

1.1.3 遭遇性能問題

應用垂直拆分確實解決了應用開發中發布的問題，現在每個應用都可以獨立設計、開發及部署了，工程師們非常興奮，干勁十足，新功能不斷上線。不過隨著用戶數量指數級的增長與摩爾定律的限制，單機計算能力完全跟不上業務的發展，這個時候工程師們發現，買再高端的計算存儲設備也是杯水車薪，不能從根本上解決問題；而且，高端的計算設備往往非常昂貴，例如IBM經典的Power系列，當時的售價就高達十幾萬美元，這樣的開銷對于小型企業簡直是天方夜譚。

因此這個時候，工程師們就需要一種廉價同時擁有高性能的解決方案。什么？廉價又高性能，確定這不是在做白日夢？如果按照之前單機的思路當然是不可能的，但我們可以換個思路來解決這個問題。