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导读 | 本文史学习开涛《亿级流量网站架构核心技术》一书学习笔记及自己的感悟:架构设计之高可用高并发系统设计原则,架构设计包括墨菲定律、康威定律和二八定律三大定律,而系统设计包括高并发原则、高可用和业务设计原则等。 |
架构设计三大定律
墨菲定律 – 任何事没有表面看起来那么简单 – 所有的事都会比预计的时间长 – 可能出错的事情总会出错 – 担心某种事情发生,那么它就更有可能发生
康威定律 – 系统架构师公司组织架构的反映 – 按照业务闭环进行系统拆分 / 组织架构划分,实现闭环、高内聚、低耦合,减少沟通成本 – 如果沟通出现问题,应该考虑进行系统和组织架构的调整 – 适合时机进行系统拆分,不要一开始就吧系统、服务拆分拆的非常细,虽然闭环,但是每个人维护的系统多,维护成本高 – 微服务架构的理论基础 – 康威定律 https://yq.aliyun.com/articles/8611 – 每个架构师都应该研究下康威定律 http://36kr.com/p/5042735.html
二八定律 – 80% 的结果取决于 20% 的原因
系统设计遵循的原则
1. 高并发原则
无状态
- 无状态应用,便于水平扩展
- 有状态配置可通过配置中心实现无状态
- 实践: Disconf、Yaconf、Zookpeer、Consul、Confd、Diamond、Xdiamond 等
拆分
- 系统维度:按照系统功能、业务拆分,如购物车,结算,订单等
- 功能维度:对系统功能在做细粒度拆分
- 读写维度:根据读写比例特征拆分;读多,可考虑多级缓存;写多,可考虑分库分表
- AOP 维度:根据访问特征,按照 AOP 进行拆分,比如商品详情页可分为 CDN、页面渲染系统,CDN 就是一个 AOP 系统
- 模块维度:对整体代码结构划分 Web、Service、DAO
服务化
- 服务化演进: 进程内服务 - 单机远程服务 - 集群手动注册服务 - 自动注册和发现服务 - 服务的分组、隔离、路由 - 服务治理
- 考虑服务分组、隔离、限流、黑白名单、超时、重试机制、路由、故障补偿等
- 实践:利用 Nginx、HaProxy、LVS 等实现负载均衡,ZooKeeper、Consul 等实现自动注册和发现服
消息队列
- 目的: 服务解耦 (一对多消费)、异步处理、流量削峰缓冲等
- 大流量缓冲:牺牲强一致性,保证最终一致性 (案例:库存扣减,现在 Redis 中做扣减,记录扣减日志,通过后台进程将扣减日志应用到 DB)
- 数据校对: 解决异步消息机制下消息丢失问题
数据异构
- 数据异构: 通过消息队列机制接收数据变更,原子化存储
- 数据闭环: 屏蔽多从数据来源,将数据异构存储,形成闭环
缓存银弹
- 用户层:
- DNS 缓存
- 浏览器 DNS 缓存
- 操作系统 DNS 缓存
- 本地 DNS 服务商缓存
- DNS 服务器缓存
- 客户端缓存
- 浏览器缓存 (Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag)
- App 客户缓存 (js/css/image…)
- 代理层:
- CDN 缓存 (一般基于 ATS、Varnish、Nginx、Squid 等构建, 边缘节点 - 二级节点 - 中心节点 - 源站)
- 接入层:
- Opcache:缓存 PHP 的 Opcodes
- Proxy_cache:代理缓存, 可以存储到 /dev/shm 或者 SSD
- FastCGI Cache
- Nginx+Lua+Redis: 业务数据缓存
- Nginx 为例:
- PHP 为例:
- 应用层:
- 页面静态化
- 业务数据缓存 (Redis/Memcached/ 本地文件等)
- 消息队列
- 数据层:
- NoSQL:Redis、Memcache、SSDB 等
- MySQL:Innodb/MyISAM 等 Query Cache、Key Cache、Innodb Buffer Size 等
- 系统层:
- CPU : L1/L2/L3 Cache/NUMA
- 内存
- 磁盘:磁盘本身缓存、dirtyratio/dirtybackground_ratio、阵列卡本身缓存
并发化
2. 高可用原则
降级
- 降级开关集中化管理:将开关配置信息推送到各个应用
- 可降级的多级读服务:如服务调用降级为只读本地缓存
- 开关前置化:如 Nginx+lua(OpenResty) 配置降级策略,引流流量;可基于此做灰度策略
- 业务降级:高并发下,保证核心功能,次要功能可由同步改为异步策略或屏蔽功能
限流
- 目的: 防止恶意请求攻击或超出系统峰值
- 实践:
- 恶意请求流量只访问到 Cache
- 穿透后端应用的流量使用 Nginx 的 limit 处理
- 恶意 IP 使用 Nginx Deny 策略或者 iptables 拒绝
切流量
- 目的:屏蔽故障机器
- 实践:
- DNS: 更改域名解析入口,如 DNSPOD 可以添加备用 IP,正常 IP 故障时,会自主切换到备用地址; 生效实践较慢
- HttpDNS: 为了绕过运营商 LocalDNS 实现的精准流量调度
- LVS/HaProxy/Nginx: 摘除故障节点
可回滚
- 发布版本失败时可随时快速回退到上一个稳定版本
3. 业务设计原则
- 防重设计
- 幂等设计
- 流程定义
- 状态与状态机
- 后台系统操作可反馈
- 后台系统审批化
- 文档注释
- 备份
4. 总结
先行规划和设计时有必要的,要对现有问题有方案,对未来有预案; 欠下的技术债,迟早都是要还的。
本文作者为网易高级运维工程师
文章来自微信公众号:云技术实践
正文完
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