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架構(gòu)學習之路——高可用高并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計原則

作者：VEPHP   時間 2017-09-18

《架構(gòu)學習之路——高可用高并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計原則》要點：
本文介紹了架構(gòu)學習之路——高可用高并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計原則，希望對您有用。如果有疑問，可以聯(lián)系我們。

本系列博客主要是學習開濤《億級流量網(wǎng)站架構(gòu)核心技術(shù)》一書學習筆記及自己的感悟：

架構(gòu)設(shè)計三大定律

墨菲定律 – 任何事沒有表面看起來那么簡單 – 所有的事都會比預(yù)計的時間長 – 可能出錯的事情總會出錯 – 擔心某種事情發(fā)生,那么它就更有可能發(fā)生

康威定律 – 系統(tǒng)架構(gòu)師公司組織架構(gòu)的反映 – 按照業(yè)務(wù)閉環(huán)進行系統(tǒng)拆分/組織架構(gòu)劃分,實現(xiàn)閉環(huán)、高內(nèi)聚、低耦合,減少溝通成本 – 如果溝通出現(xiàn)問題,應(yīng)該考慮進行系統(tǒng)和組織架構(gòu)的調(diào)整 – 適合時機進行系統(tǒng)拆分,不要一開始就吧系統(tǒng)、服務(wù)拆分拆的非常細,雖然閉環(huán),但是每個人維護的系統(tǒng)多,維護成本高 – 微服務(wù)架構(gòu)的理論基礎(chǔ) – 康威定律 https://yq.aliyun.com/articles/8611 – 每個架構(gòu)師都應(yīng)該研究下康威定律 http://36kr.com/p/5042735.html

二八定律 – 80%的結(jié)果取決于20%的原因

系統(tǒng)設(shè)計遵循的原則

1高并發(fā)原則

無狀態(tài)

  • 無狀態(tài)應(yīng)用,便于水平擴展
  • 有狀態(tài)配置可通過配置中心實現(xiàn)無狀態(tài)
  • 實踐: Disconf、Yaconf、Zookpeer、Consul、Confd、Diamond、Xdiamond等

拆分

  • 系統(tǒng)維度：按照系統(tǒng)功能、業(yè)務(wù)拆分,如購物車,結(jié)算,訂單等
  • 功能維度：對系統(tǒng)功能在做細粒度拆分
  • 讀寫維度：根據(jù)讀寫比例特征拆分；讀多,可考慮多級緩存；寫多,可考慮分庫分表
  • AOP維度： 根據(jù)訪問特征,按照AOP進行拆分,比如商品詳情頁可分為CDN、頁面渲染系統(tǒng),CDN就是一個AOP系統(tǒng)
  • 模塊維度：對整體代碼結(jié)構(gòu)劃分Web、Service、DAO

服務(wù)化

  • 服務(wù)化演進: 進程內(nèi)服務(wù)-單機遠程服務(wù)-集群手動注冊服務(wù)-自動注冊和發(fā)現(xiàn)服務(wù)-服務(wù)的分組、隔離、路由-服務(wù)治理
  • 考慮服務(wù)分組、隔離、限流、黑白名單、超時、重試機制、路由、故障補償?shù)?/li>
  • 實踐：利用Nginx、HaProxy、LVS等實現(xiàn)負載均衡,ZooKeeper、Consul等實現(xiàn)自動注冊和發(fā)現(xiàn)服

消息隊列

  • 目的: 服務(wù)解耦(一對多消費)、異步處理、流量削峰緩沖等
  • 大流量緩沖： 犧牲強一致性,保證最終一致性(案例：庫存扣減,現(xiàn)在Redis中做扣減,記錄扣減日志,通過后臺進程將扣減日志應(yīng)用到DB)
  • 數(shù)據(jù)校對: 解決異步消息機制下消息丟失問題

數(shù)據(jù)異構(gòu)

  • 數(shù)據(jù)異構(gòu): 通過消息隊列機制接收數(shù)據(jù)變更,原子化存儲
  • 數(shù)據(jù)閉環(huán): 屏蔽多從數(shù)據(jù)來源,將數(shù)據(jù)異構(gòu)存儲,形成閉環(huán)

緩存銀彈

  • 用戶層:
    • DNS緩存
    • 瀏覽器DNS緩存
    • 操作系統(tǒng)DNS緩存
    • 本地DNS服務(wù)商緩存
    • DNS服務(wù)器緩存
    • 客戶端緩存
    • 瀏覽器緩存(Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag)
    • App客戶緩存(js/css/image…)
  • 代理層：
    • CDN緩存(一般基于ATS、Varnish、Nginx、Squid等構(gòu)建,邊緣節(jié)點-二級節(jié)點-中心節(jié)點-源站)
  • 接入層：
    • Opcache： 緩存PHP的Opcodes
    • Proxy_cache： 代理緩存,可以存儲到/dev/shm或者SSD
    • FastCGI Cache
    • Nginx+Lua+Redis: 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存
    • Nginx為例：
    • PHP為例：
  • 應(yīng)用層：
    • 頁面靜態(tài)化
    • 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存(Redis/Memcached/本地文件等)
    • 消息隊列
  • 數(shù)據(jù)層：
    • NoSQL： Redis、Memcache、SSDB等
    • MySQL： Innodb/MyISAM等Query Cache、Key Cache、Innodb Buffer Size等
  • 系統(tǒng)層：
    • CPU : L1/L2/L3 Cache/NUMA
    • 內(nèi)存
    • 磁盤：磁盤本身緩存、dirtyratio/dirtybackground_ratio、陣列卡本身緩存

并發(fā)化

2高可用原則

降級

  • 降級開關(guān)集中化管理：將開關(guān)配置信息推送到各個應(yīng)用
  • 可降級的多級讀服務(wù)：如服務(wù)調(diào)用降級為只讀本地緩存
  • 開關(guān)前置化：如Nginx+lua(OpenResty)配置降級策略,引流流量；可基于此做灰度策略
  • 業(yè)務(wù)降級：高并發(fā)下,保證核心功能,次要功能可由同步改為異步策略或屏蔽功能

限流

  • 目的: 防止惡意請求攻擊或超出系統(tǒng)峰值
  • 實踐：
    • 惡意請求流量只訪問到Cache
    • 穿透后端應(yīng)用的流量使用Nginx的limit處理
    • 惡意IP使用Nginx Deny策略或者iptables拒絕

切流量

  • 目的：屏蔽故障機器
  • 實踐:
    • DNS: 更改域名解析入口,如DNSPOD可以添加備用IP,正常IP故障時,會自主切換到備用地址;生效實踐較慢
    • HttpDNS: 為了繞過運營商LocalDNS實現(xiàn)的精準流量調(diào)度
    • LVS/HaProxy/Nginx: 摘除故障節(jié)點

可回滾

  • 發(fā)布版本失敗時可隨時快速回退到上一個穩(wěn)定版本

    3業(yè)務(wù)設(shè)計原則

  • 防重設(shè)計
  • 冪等設(shè)計
  • 流程定義
  • 狀態(tài)與狀態(tài)機
  • 后臺系統(tǒng)操作可反饋
  • 后臺系統(tǒng)審批化
  • 文檔注釋
  • 備份

4總結(jié)

先行規(guī)劃和設(shè)計時有必要的,要對現(xiàn)有問題有方案,對未來有預(yù)案;欠下的技術(shù)債,遲早都是要還的.

本文作者為網(wǎng)易高級運維工程師

文章來自微信公眾號：云技術(shù)實踐

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