1.1 單機(jī)小型機(jī)時(shí)期

很顯然計(jì)算機(jī)誕生之初只是一個(gè)工具，像汽車、電視一樣，只有單一的功能；不過計(jì)算機(jī)的特別之處就在于，人們能為其編寫程序，不同的程序能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，這就使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用面得到了空前的發(fā)展，變得不僅僅是為少數(shù)人服務(wù)，而是普惠大眾了。這個(gè)時(shí)候，就需要一種方式讓更多的人能從計(jì)算機(jī)的功能中受益。當(dāng)然把每個(gè)人都叫到屋里也許是個(gè)方法（如舉辦開放日等），但顯然這太麻煩，而且受益者遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到普惠的程度。

好在，后來誕生了影響21世紀(jì)的互聯(lián)網(wǎng)。

1.1.1 互聯(lián)網(wǎng)的誕生

第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)誕生于1969年，就是美軍的阿帕網(wǎng)（ARPA），其最初僅僅是為軍事目的服務(wù)的，后來一些大學(xué)由于科研原因逐步加入，慢慢就進(jìn)化成今天的“因特網(wǎng)”（Internet）。隨著計(jì)算機(jī)的普及，網(wǎng)上商業(yè)服務(wù)迅速崛起，網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)開始由單一的信息介紹變?yōu)槲寤ò碎T的服務(wù)，它們?yōu)檎麄€(gè)世界帶來了全新的面貌。

2000年初，中國的網(wǎng)民僅為890萬，很多人都不知道互聯(lián)網(wǎng)為何物，因此大多數(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)單一且簡單，采用典型的單機(jī)模型外加一個(gè)數(shù)據(jù)庫就能應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)場景，所有功能都寫在一個(gè)應(yīng)用里并進(jìn)行集中部署，如圖1.1所示：

現(xiàn)在看來，這簡直是在開玩笑！但真的沒有，這個(gè)架構(gòu)對(duì)于那時(shí)的用戶量來說確實(shí)足夠而且簡單，甚至如今知名的“淘寶網(wǎng)”在2003年剛剛誕生時(shí)就差不多是這個(gè)樣子。

工程師們?cè)谝粋€(gè)大應(yīng)用里添磚加瓦，需要發(fā)布的時(shí)候就集中打包，如果遭遇錯(cuò)誤就全部回滾。好在那個(gè)時(shí)候各部分功能都還算簡單，在依賴組里吼一聲，給個(gè)接口名，在系統(tǒng)內(nèi)部引用再調(diào)用一下也就解決了。同時(shí)那個(gè)時(shí)期還有很多經(jīng)典的設(shè)備，如IBM的小型機(jī)（如Power系列），或者EMC的高端存儲(chǔ)（如Symmetrix系列）等，都是單機(jī)時(shí)代的典型代表，它們追求的都是單機(jī)服務(wù)能力，那個(gè)時(shí)候還沒有分布式一說。

1.1.2 復(fù)雜應(yīng)用拆分

不過到了2018年，中國網(wǎng)民的數(shù)量達(dá)到了驚人的7.72億（上漲了近100倍），而且隨著應(yīng)用的日益復(fù)雜化與多樣化，開發(fā)者們對(duì)系統(tǒng)的“容災(zāi)、伸縮及業(yè)務(wù)響應(yīng)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(wù)的穩(wěn)定性與功能上來講，單機(jī)架構(gòu)就有很大的問題，因?yàn)槿绻胺?wù)器”和“數(shù)據(jù)庫”中的任一個(gè)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰，或者說若某個(gè)板塊的功能需要更新（例如“新聞網(wǎng)頁”），那么整個(gè)系統(tǒng)便需要重新發(fā)布。顯然，對(duì)于業(yè)務(wù)迅速發(fā)展的萬物互聯(lián)時(shí)代，這兩點(diǎn)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(shí)快速響應(yīng)業(yè)務(wù)變化。他們想到了將一個(gè)應(yīng)用拆分成多個(gè)應(yīng)用的方法，也就是將上面的“大統(tǒng)一”拆分成多個(gè)子應(yīng)用，“新聞頁面”應(yīng)用、“聊天室”應(yīng)用、“論壇”應(yīng)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(yīng)用垂直拆分確實(shí)解決了應(yīng)用開發(fā)中發(fā)布的問題，現(xiàn)在每個(gè)應(yīng)用都可以獨(dú)立設(shè)計(jì)、開發(fā)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(shù)量指數(shù)級(jí)的增長與摩爾定律的限制，單機(jī)計(jì)算能力完全跟不上業(yè)務(wù)的發(fā)展，這個(gè)時(shí)候工程師們發(fā)現(xiàn)，買再高端的計(jì)算存儲(chǔ)設(shè)備也是杯水車薪，不能從根本上解決問題；而且，高端的計(jì)算設(shè)備往往非常昂貴，例如IBM經(jīng)典的Power系列，當(dāng)時(shí)的售價(jià)就高達(dá)十幾萬美元，這樣的開銷對(duì)于小型企業(yè)簡直是天方夜譚。

因此這個(gè)時(shí)候，工程師們就需要一種廉價(jià)同時(shí)擁有高性能的解決方案。什么？廉價(jià)又高性能，確定這不是在做白日夢(mèng)？如果按照之前單機(jī)的思路當(dāng)然是不可能的，但我們可以換個(gè)思路來解決這個(gè)問題。