什么是分布式的“三围”？
极客时间编辑部
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在分布式系统中，有哪些具体衡量指标呢？智载云帆 CTO，前华为分布式 Lab 资深技术专家聂鹏程曾在他的极客时间《分布式技术原理与算法解析》专栏表示，性能、资源、可用性和可扩展性是分布式系统的重要指标。为什么呢？
分布式系统的指标
从分布式技术的起源可以看出，分布式系统的出现就是为了用廉价的、普通的机器解决单个计算机处理复杂、大规模数据和任务时存在的性能问题、资源瓶颈问题，以及可用性和可扩展性问题。换句话说，分布式的目的是用更多的机器，处理更多的数据和更复杂的任务。
由此可以看出，性能、资源、可用性和可扩展性是分布式系统的重要指标。没错，它们就是分布式系统的“三围”。
性能（Performance）
性能指标，主要用于衡量一个系统处理各种任务的能力。无论是分布式系统还是单机系统，都会对性能有所要求。
不同的系统、服务要达成的目的不同，关注的性能自然也不尽相同，甚至是相互矛盾。常见的性能指标，包括吞吐量（Throughput）、响应时间（Response Time）和完成时间（Turnaround Time）。
吞吐量指的是，系统在一定时间内可以处理的任务数。这个指标可以非常直接地体现一个系统的性能。常见的吞吐量指标有：
QPS（Queries Per Second）：即查询数每秒，用于衡量一个系统每秒处理的查询数。
TPS（Transactions Per Second）：即事务数每秒，用于衡量一个系统每秒处理的事务数。
BPS（Bits Per Second）：即比特数每秒，用于衡量一个系统每秒处理的数据量。
响应时间指的是，系统响应一个请求或输入需要花费的时间。响应时间直接影响到用户体验，对于时延敏感的业务非常重要。
完成时间指的是，系统真正完成一个请求或处理需要花费的时间。任务并行（也叫作任务分布式）模式出现的其中一个目的，就是缩短整个任务的完成时间。特别是需要计算海量数据或处理大规模任务时，用户对完成时间的感受非常明显。
资源占用（Resource Usage）
资源占用指的是，一个系统提供正常能力需要占用的硬件资源，比如 CPU、内存、硬盘等。
一个系统在没有任何负载时的资源占用，叫做空载资源占用，体现了这个系统自身的资源占用情况。对于同样的功能，空载资源占用越少，说明系统设计越优秀，越容易被用户接受。
一个系统满额负载时的资源占用，叫做满载资源占用，体现了这个系统全力运行时占用资源的情况，也体现了系统的处理能力。同样的硬件配置上，运行的业务越多，资源占用越少，说明这个系统设计得越好。
可用性（Availability）
可用性，通常指的是系统在面对各种异常时可以正确提供服务的能力。可用性是分布式系统的一项重要指标，衡量了系统的鲁棒性，是系统容错能力的体现。
系统的可用性可以用系统停止服务的时间与总的时间之比衡量。假设一个网站总的运行时间是 24 小时，在 24 小时内，如果网站故障导致不可用的时间是 4 个小时，那么系统的可用性就是 4/24=0.167，也就是 0.167 的比例不可用，或者说 0.833 的比例可用。
除此之外，系统的可用性还可以用某功能的失败次数与总的请求次数之比来衡量，比如对网站请求 1000 次，其中有 10 次请求失败，那么可用性就是 99%。
可扩展性（Scalability）
可扩展性，指的是分布式系统通过扩展集群机器规模提高系统性能 (吞吐量、响应时间、 完成时间)、存储容量、计算能力的特性，是分布式系统的特有性质。
分布式系统的设计初衷，就是利用集群多机的能力处理单机无法解决的问题。然而，完成某一具体任务所需要的机器数目，即集群规模，取决于单个机器的性能和任务的要求。
当任务的需求随着具体业务不断提高时，除了升级系统的性能做垂直 / 纵向扩展外，另一个做法就是通过增加机器的方式去水平 / 横向扩展系统规模。
这里垂直 / 纵向扩展指的是，增加单机的硬件能力，比如 CPU 增强、内存增大等；水平 / 横向扩展指的就是，增加计算机数量。好的分布式系统总是在追求“线性扩展性”，也就是说系统的某一指标可以随着集群中的机器数量呈线性增长。
衡量系统可扩展性的常见指标是加速比（Speedup），也就是一个系统进行扩展后相对扩展前的性能提升。
如果你的扩展目标是为了提高系统吞吐量，则可以用扩展后和扩展前的系统吞吐量之比进行衡量。
如果你的目标是为了缩短完成时间，则可以用扩展前和扩展后的完成时间之比进行衡量。
以上就是衡量分布式系统的重要指标。分布式技术错综复杂，《分布式技术原理与算法解析》专栏的四纵四横的分布式核心技术知识体系可以帮助你透彻理解并灵活运用这些核心知识点。以下是这个专栏的目录，供你参考，使用极客视点专属口令还可以享受立减优惠。
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适用专栏：《分布式技术原理与算法解析》
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