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高性能架构模式

2020-04-23 14:17:46   49  举报

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AI智能生成

高性能架构模式设计

架构设计

高性能

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大纲/内容

高可用

理论

ACID

原子性（A）

一致性（C）

数据库一致性

隔离性（I）

持久性（D）

CAP

一致性（Consistency）

可用性（Availability）

分区容忍性（Partition Tolerance）

BASE

Basically Available

Soft state

Eventually consistent

存储

主备复制

主从复制

双机切换

互连式

中介式

连接管理更简单

状态决策更简单

模拟式

主主复制

数据集群

数据集中集群

数据分散集群

分配算法

单独服务器

集群选举

数据分区

数据量

分区规则

复制规则

集中式

互备式

独立式

计算

主备

冷备

温备

主从

集群

负载均衡集群

非对称集群

任务分配策略更加复杂

角色分配策略实现比较复杂

异地多活

架构模式

同城异区

跨城异地

跨国异地

为不同地区用户提供服务

只读类业务做多活

设计技巧

保证核心业务的异地多活

保证核心数据最终一致性

尽量减少异地多活机房的距离，搭建高速网络

尽量减少数据同步，只同步核心业务相关的数据

保证最终一致性，不保证实时一致性

采用多种手段同步数据

消息队列方式

二次读取方式

存储系统同步方式

回源读取方式

重新生成数据方式

只保证绝大部分用户的异地多活

设计步骤

1. 业务分级

访问量大的业务

核心业务

产生大量收入的业务

2. 数据分类

数据量

唯一性

实时性

可丢失性

可恢复性

3. 数据同步

存储系统同步

消息队列同步

重复生成

4. 异常处理

多通道同步

同步和访问结合

日志记录

用户补偿

接口故障

降级

系统后门降级

独立系统降级

熔断

限流

基于请求限流

基于资源限流

排队

架构模版

存储层

SQL

MySQL，PG

淘宝TDDL，百度的 DBProxy

SQL存储平台

NoSQL

MC，redis，MongoDB

NoSQL集群

NoSQL存储平台

小文件存储

大文件存储

开发层

开发框架

Web 服务器

容器Docker

服务层

配置中心

服务中心

服务名字系统

服务总线系统

消息队列

网络层

负载均衡

DNS

Nginx,LVS,F5

CDN

多机房

多中心

用户层

用户管理

单点登录

授权登录

消息推送

存储云、图片云

应用层

拆分

虚拟业务域

平台层

运维平台

标准化

平台化

自动化

可视化

测试平台

用例管理

资源管理

任务管理

数据管理

数据平台

数据管理

数据分析

数据应用

管理平台

身份认证

权限控制

高性能

数据库集群

读写分离

主从复制延迟

写操作后的读操作指定发给数据库主服务器

读从机失败后再读一次主机

关键业务读写操作全部指向主机，非关键业务采用读写分离

分配机制

程序代码封装

中间件封装

分库分表

业务分库

join操作问题

事务问题

成本问题

分表

垂直分表

水平分表

路由

范围路由

hash路由

路由表

join操作

count操作

count相加

记录数表

定期更新

order by操作

NoSQL

关系型数据库缺点

存储的是行记录，无法存储数据结构

schema 扩展很不方便

在大数据场景下 I/O 较高

全文搜索功能比较弱

NoSQL类别

K-V存储

redis

文档数据库

MongoDB

列式数据库

HBase

全文搜索引擎

elasticsearch

缓存

缓存穿透

存储数据不存在

直接设置一个默认值（可以是空值，也可以是具体的值）存到缓存中

缓存数据生成耗费大量时间或者资源

识别爬虫然后禁止访问

做好监控，发现问题后及时处理

缓存雪崩

更新锁

后台更新

双key策略

缓存热点

复制多份缓存副本

单服务器

PPC

fork 代价高

prefork

父子进程通信复杂

支持的并发连接数量有限

TPC

线程创建有代价

prethread

线程间的互斥和共享

线程异常导致进程退出

Reactor

单 Reactor 单进程 / 线程

redis

单 Reactor 多线程

多 Reactor 多进程 / 线程

多进程 Nginx

多线程 Memcache, Netty

Proactor

负责均衡

分类

DNS负载均衡

优点

简单、成本低

就近访问，提升访问速度

缺点

更新不及时

扩展性差

分配策略简单

硬件负载均衡

优点

功能强大

性能强大

稳定性高

支持安全防护

缺点

价格昂贵

扩展性差

软件负载均衡

优点

简单

便宜

灵活

缺点

性能一般：一个 Nginx 大约能支撑 5 万并发。

功能没有硬件负载均衡那么强大。

一般不具备防火墙和防 DDoS 攻击等安全功能。

算法

任务平分类

轮询

加权轮询

负载均衡类

LVS：“连接数”

Nginx：“Http请求数”

CPU密集型：“CPU负载”

I/O密集型：“I/O负载”

性能最优类

Hash类

源地址 Hash

ID Hash

可扩展

拆分思路

面向流程拆分

分层架构

面向服务拆分

SOA、微服务

面向功能拆分

微内核架构

架构模式

分层架构

设计

C/S、B/S

MVC、MVP架构

逻辑分层架构

优点

隔离关注点，较好地支撑系统扩展

分层依赖，降低系统复杂度

缺点

增加工作量

性能浪费

SOA

解决了传统 IT 系统重复建设和扩展效率低的问题

引入了更多的复杂性

微服务

对比

陷阱

服务划分过细，服务间关系复杂

服务数量太多，团队效率急剧下降

调用链太长，性能下降

调用链太长，问题定位困难

没有自动化支撑，无法快速交付

没有服务治理，微服务数量多了后管理混乱

服务路由

服务注册与发现

服务故障隔离

方法实践

服务粒度

三个火枪手原则

拆分方法

基于业务逻辑拆分

基于可扩展拆分

基于可靠性拆分

基于性能拆分

基础设施

微内核

基本架构

关键技术

插件管理

插件注册表机制

插件连接

插件通信

OSGI架构

模块层

生命周期层

服务层

规则引擎

插件管理

插件连接

插件通信

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