1俘陷、概述
本文以淘寶作為例子罗捎，介紹從一百個(gè)并發(fā)到千萬(wàn)級(jí)并發(fā)情況下服務(wù)端的架構(gòu)的演進(jìn)過(guò)程，同時(shí)列舉出每個(gè)演進(jìn)階段會(huì)遇到的相關(guān)技術(shù)拉盾，讓大家對(duì)架構(gòu)的演進(jìn)有一個(gè)整體的認(rèn)知桨菜，文章最后匯總了一些架構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。
2、基本概念
在介紹架構(gòu)之前倒得，為了避免部分讀者對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些概念不了解泻红，下面對(duì)幾個(gè)最基礎(chǔ)的概念進(jìn)行介紹。1）什么是分布式霞掺？系統(tǒng)中的多個(gè)模塊在不同服務(wù)器上部署谊路，即可稱(chēng)為分布式系統(tǒng)，如Tomcat和數(shù)據(jù)庫(kù)分別部署在不同的服務(wù)器上菩彬，或兩個(gè)相同功能的Tomcat分別部署在不同服務(wù)器上缠劝。2）什么是高可用？系統(tǒng)中部分節(jié)點(diǎn)失效時(shí)骗灶，其他節(jié)點(diǎn)能夠接替它繼續(xù)提供服務(wù)剩彬，則可認(rèn)為系統(tǒng)具有高可用性。3）什么是集群矿卑？一個(gè)特定領(lǐng)域的軟件部署在多臺(tái)服務(wù)器上并作為一個(gè)整體提供一類(lèi)服務(wù)，這個(gè)整體稱(chēng)為集群沃饶。如Zookeeper中的Master和Slave分別部署在多臺(tái)服務(wù)器上母廷，共同組成一個(gè)整體提供集中配置服務(wù)。在常見(jiàn)的集群中糊肤，客戶(hù)端往往能夠連接任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得服務(wù)琴昆，并且當(dāng)集群中一個(gè)節(jié)點(diǎn)掉線時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)往往能夠自動(dòng)的接替它繼續(xù)提供服務(wù)馆揉，這時(shí)候說(shuō)明集群具有高可用性业舍。4）什么是負(fù)載均衡？請(qǐng)求發(fā)送到系統(tǒng)時(shí)升酣，通過(guò)某些方式把請(qǐng)求均勻分發(fā)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上舷暮，使系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠均勻的處理請(qǐng)求負(fù)載，則可認(rèn)為系統(tǒng)是負(fù)載均衡的噩茄。5）什么是正向代理和反向代理下面？系統(tǒng)內(nèi)部要訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，統(tǒng)一通過(guò)一個(gè)代理服務(wù)器把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)出去绩聘，在外部網(wǎng)絡(luò)看來(lái)就是代理服務(wù)器發(fā)起的訪問(wèn)沥割，此時(shí)代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的是正向代理；當(dāng)外部請(qǐng)求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)凿菩，代理服務(wù)器把該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)中的某臺(tái)服務(wù)器上机杜，對(duì)外部請(qǐng)求來(lái)說(shuō)，與之交互的只有代理服務(wù)器衅谷，此時(shí)代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的是反向代理椒拗。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，正向代理是代理服務(wù)器代替系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程会喝，反向代理是外部請(qǐng)求訪問(wèn)系統(tǒng)時(shí)通過(guò)代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部服務(wù)器的過(guò)程陡叠。
3玩郊、架構(gòu)演進(jìn)
3.1 單機(jī)架構(gòu)
以淘寶作為例子：在網(wǎng)站最初時(shí)，應(yīng)用數(shù)量與用戶(hù)數(shù)都較少枉阵，可以把Tomcat和數(shù)據(jù)庫(kù)部署在同一臺(tái)服務(wù)器上译红。瀏覽器往www.taobao.com發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，首先經(jīng)過(guò)DNS服務(wù)器（域名系統(tǒng)）把域名轉(zhuǎn)換為實(shí)際IP地址10.102.4.1兴溜，瀏覽器轉(zhuǎn)而訪問(wèn)該IP對(duì)應(yīng)的Tomcat侦厚。架構(gòu)瓶頸：隨著用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)，Tomcat和數(shù)據(jù)庫(kù)之間競(jìng)爭(zhēng)資源拙徽，單機(jī)性能不足以支撐業(yè)務(wù)刨沦。
3.2第一次演進(jìn)：Tomcat與數(shù)據(jù)庫(kù)分開(kāi)部署
Tomcat和數(shù)據(jù)庫(kù)分別獨(dú)占服務(wù)器資源，顯著提高兩者各自性能膘怕。架構(gòu)瓶頸：隨著用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)想诅，并發(fā)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)成為瓶頸。Tips：歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：Java后端岛心，獲取更多技術(shù)博文推送来破。
3.3 第二次演進(jìn)：引入本地緩存和分布式緩存
在Tomcat同服務(wù)器上或同JVM中增加本地緩存，并在外部增加分布式緩存忘古，緩存熱門(mén)商品信息或熱門(mén)商品的html頁(yè)面等徘禁。通過(guò)緩存能把絕大多數(shù)請(qǐng)求在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)前攔截掉，大大降低數(shù)據(jù)庫(kù)壓力髓堪。其中涉及的技術(shù)包括：使用memcached作為本地緩存送朱，使用Redis作為分布式緩存，還會(huì)涉及緩存一致性干旁、緩存穿透/擊穿驶沼、緩存雪崩、熱點(diǎn)數(shù)據(jù)集中失效等問(wèn)題疤孕。架構(gòu)瓶頸：緩存抗住了大部分的訪問(wèn)請(qǐng)求商乎，隨著用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)，并發(fā)壓力主要落在單機(jī)的Tomcat上祭阀，響應(yīng)逐漸變慢鹉戚。
3.4 第三次演進(jìn)：引入反向代理實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
在多臺(tái)服務(wù)器上分別部署Tomcat，使用反向代理軟件（Nginx）把請(qǐng)求均勻分發(fā)到每個(gè)Tomcat中专控。此處假設(shè)Tomcat最多支持100個(gè)并發(fā)抹凳，Nginx最多支持50000個(gè)并發(fā)，那么理論上Nginx把請(qǐng)求分發(fā)到500個(gè)Tomcat上伦腐，就能抗住50000個(gè)并發(fā)赢底。其中涉及的技術(shù)包括：Nginx、HAProxy，兩者都是工作在網(wǎng)絡(luò)第七層的反向代理軟件幸冻，主要支持http協(xié)議粹庞，還會(huì)涉及session共享、文件上傳下載的問(wèn)題洽损。架構(gòu)瓶頸：反向代理使應(yīng)用服務(wù)器可支持的并發(fā)量大大增加庞溜，但并發(fā)量的增長(zhǎng)也意味著更多請(qǐng)求穿透到數(shù)據(jù)庫(kù)，單機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)最終成為瓶頸碑定。
3.5 第四次演進(jìn)：數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離
把數(shù)據(jù)庫(kù)劃分為讀庫(kù)和寫(xiě)庫(kù)流码，讀庫(kù)可以有多個(gè)，通過(guò)同步機(jī)制把寫(xiě)庫(kù)的數(shù)據(jù)同步到讀庫(kù)延刘，對(duì)于需要查詢(xún)最新寫(xiě)入數(shù)據(jù)場(chǎng)景漫试，可通過(guò)在緩存中多寫(xiě)一份，通過(guò)緩存獲得最新數(shù)據(jù)碘赖。其中涉及的技術(shù)包括：Mycat驾荣，它是數(shù)據(jù)庫(kù)中間件，可通過(guò)它來(lái)組織數(shù)據(jù)庫(kù)的分離讀寫(xiě)和分庫(kù)分表普泡，客戶(hù)端通過(guò)它來(lái)訪問(wèn)下層數(shù)據(jù)庫(kù)秘车，還會(huì)涉及數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題劫哼。架構(gòu)瓶頸：業(yè)務(wù)逐漸變多，不同業(yè)務(wù)之間的訪問(wèn)量差距較大割笙，不同業(yè)務(wù)直接競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)庫(kù)权烧，相互影響性能。
3.6 第五次演進(jìn)：數(shù)據(jù)庫(kù)按業(yè)務(wù)分庫(kù)
把不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)保存到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中伤溉，使業(yè)務(wù)之間的資源競(jìng)爭(zhēng)降低般码，對(duì)于訪問(wèn)量大的業(yè)務(wù)，可以部署更多的服務(wù)器來(lái)支撐乱顾。這樣同時(shí)導(dǎo)致跨業(yè)務(wù)的表無(wú)法直接做關(guān)聯(lián)分析板祝，需要通過(guò)其他途徑來(lái)解決，但這不是本文討論的重點(diǎn)走净，有興趣的可以自行搜索解決方案券时。架構(gòu)瓶頸：隨著用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)，單機(jī)的寫(xiě)庫(kù)會(huì)逐漸會(huì)達(dá)到性能瓶頸伏伯。
3.7 第六次演進(jìn)：把大表拆分為小表
比如針對(duì)評(píng)論數(shù)據(jù)橘洞，可按照商品ID進(jìn)行hash，路由到對(duì)應(yīng)的表中存儲(chǔ)说搅；針對(duì)支付記錄炸枣，可按照小時(shí)創(chuàng)建表，每個(gè)小時(shí)表繼續(xù)拆分為小表，使用用戶(hù)ID或記錄編號(hào)來(lái)路由數(shù)據(jù)适肠。只要實(shí)時(shí)操作的表數(shù)據(jù)量足夠小霍衫，請(qǐng)求能夠足夠均勻的分發(fā)到多臺(tái)服務(wù)器上的小表，那數(shù)據(jù)庫(kù)就能通過(guò)水平擴(kuò)展的方式來(lái)提高性能侯养。其中前面提到的Mycat也支持在大表拆分為小表情況下的訪問(wèn)控制敦跌。這種做法顯著的增加了數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維的難度，對(duì)DBA的要求較高沸毁。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)到這種結(jié)構(gòu)時(shí)峰髓，已經(jīng)可以稱(chēng)為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)但這只是一個(gè)邏輯的數(shù)據(jù)庫(kù)整體，數(shù)據(jù)庫(kù)里不同的組成部分是由不同的組件單獨(dú)來(lái)實(shí)現(xiàn)的如分庫(kù)分表的管理和請(qǐng)求分發(fā)息尺，由Mycat實(shí)現(xiàn)携兵，SQL的解析由單機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，讀寫(xiě)分離可能由網(wǎng)關(guān)和消息隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)搂誉，查詢(xún)結(jié)果的匯總可能由數(shù)據(jù)庫(kù)接口層來(lái)實(shí)現(xiàn)等等這種架構(gòu)其實(shí)是MPP（大規(guī)模并行處理）架構(gòu)的一類(lèi)實(shí)現(xiàn)徐紧。目前開(kāi)源和商用都已經(jīng)有不少M(fèi)PP數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)源中比較流行的有Greenplum炭懊、TiDB并级、Postgresql XC、HAWQ等侮腹，商用的如南大通用的GBase嘲碧、睿帆科技的雪球DB、華為的LibrA等等不同的MPP數(shù)據(jù)庫(kù)的側(cè)重點(diǎn)也不一樣父阻，如TiDB更側(cè)重于分布式OLTP場(chǎng)景愈涩，Greenplum更側(cè)重于分布式OLAP場(chǎng)景這些MPP數(shù)據(jù)庫(kù)基本都提供了類(lèi)似Postgresql、Oracle加矛、MySQL那樣的SQL標(biāo)準(zhǔn)支持能力履婉，能把一個(gè)查詢(xún)解析為分布式的執(zhí)行計(jì)劃分發(fā)到每臺(tái)機(jī)器上并行執(zhí)行，最終由數(shù)據(jù)庫(kù)本身匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行返回也提供了諸如權(quán)限管理斟览、分庫(kù)分表毁腿、事務(wù)、數(shù)據(jù)副本等能力苛茂，并且大多能夠支持100個(gè)節(jié)點(diǎn)以上的集群已烤，大大降低了數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維的成本，并且使數(shù)據(jù)庫(kù)也能夠?qū)崿F(xiàn)水平擴(kuò)展妓羊。架構(gòu)瓶頸：數(shù)據(jù)庫(kù)和Tomcat都能夠水平擴(kuò)展草戈，可支撐的并發(fā)大幅提高，隨著用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)侍瑟，最終單機(jī)的Nginx會(huì)成為瓶頸唐片。
3.8 第七次演進(jìn)：使用LVS或F5來(lái)使多個(gè)Nginx負(fù)載均衡
由于瓶頸在Nginx丙猬，因此無(wú)法通過(guò)兩層的Nginx來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)Nginx的負(fù)載均衡。圖中的LVS和F5是工作在網(wǎng)絡(luò)第四層的負(fù)載均衡解決方案费韭，其中LVS是軟件茧球，運(yùn)行在操作系統(tǒng)內(nèi)核態(tài)，可對(duì)TCP請(qǐng)求或更高層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)星持，因此支持的協(xié)議更豐富抢埋，并且性能也遠(yuǎn)高于Nginx，可假設(shè)單機(jī)的LVS可支持幾十萬(wàn)個(gè)并發(fā)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)督暂；F5是一種負(fù)載均衡硬件揪垄，與LVS提供的能力類(lèi)似，性能比LVS更高逻翁，但價(jià)格昂貴饥努。由于LVS是單機(jī)版的軟件，若LVS所在服務(wù)器宕機(jī)則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)后端系統(tǒng)都無(wú)法訪問(wèn)八回，因此需要有備用節(jié)點(diǎn)酷愧。可使用keepalived軟件模擬出虛擬IP缠诅，然后把虛擬IP綁定到多臺(tái)LVS服務(wù)器上溶浴，瀏覽器訪問(wèn)虛擬IP時(shí)，會(huì)被路由器重定向到真實(shí)的LVS服務(wù)器當(dāng)主LVS服務(wù)器宕機(jī)時(shí)管引，keepalived軟件會(huì)自動(dòng)更新路由器中的路由表士败，把虛擬IP重定向到另外一臺(tái)正常的LVS服務(wù)器，從而達(dá)到LVS服務(wù)器高可用的效果褥伴。此處需要注意的是拱烁，上圖中從Nginx層到Tomcat層這樣畫(huà)并不代表全部Nginx都轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求到全部的Tomcat在實(shí)際使用時(shí)，可能會(huì)是幾個(gè)Nginx下面接一部分的Tomcat噩翠，這些Nginx之間通過(guò)keepalived實(shí)現(xiàn)高可用，其他的Nginx接另外的Tomcat邦投，這樣可接入的Tomcat數(shù)量就能成倍的增加伤锚。架構(gòu)瓶頸：由于LVS也是單機(jī)的，隨著并發(fā)數(shù)增長(zhǎng)到幾十萬(wàn)時(shí)志衣，LVS服務(wù)器最終會(huì)達(dá)到瓶頸屯援，此時(shí)用戶(hù)數(shù)達(dá)到千萬(wàn)甚至上億級(jí)別，用戶(hù)分布在不同的地區(qū)念脯，與服務(wù)器機(jī)房距離不同狞洋，導(dǎo)致了訪問(wèn)的延遲會(huì)明顯不同。
3.9 第八次演進(jìn)：通過(guò)DNS輪詢(xún)實(shí)現(xiàn)機(jī)房間的負(fù)載均衡
在DNS服務(wù)器中可配置一個(gè)域名對(duì)應(yīng)多個(gè)IP地址绿店，每個(gè)IP地址對(duì)應(yīng)到不同的機(jī)房里的虛擬IP吉懊。當(dāng)用戶(hù)訪問(wèn)www.taobao.com時(shí)庐橙，DNS服務(wù)器會(huì)使用輪詢(xún)策略或其他策略，來(lái)選擇某個(gè)IP供用戶(hù)訪問(wèn)借嗽。此方式能實(shí)現(xiàn)機(jī)房間的負(fù)載均衡至此态鳖，系統(tǒng)可做到機(jī)房級(jí)別的水平擴(kuò)展，千萬(wàn)級(jí)到億級(jí)的并發(fā)量都可通過(guò)增加機(jī)房來(lái)解決恶导，系統(tǒng)入口處的請(qǐng)求并發(fā)量不再是問(wèn)題浆竭。架構(gòu)瓶頸：隨著數(shù)據(jù)的豐富程度和業(yè)務(wù)的發(fā)展，檢索惨寿、分析等需求越來(lái)越豐富邦泄，單單依靠數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法解決如此豐富的需求。
3.10 第九次演進(jìn)：引入NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)和搜索引擎等技術(shù)
當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)多到一定規(guī)模時(shí)裂垦，數(shù)據(jù)庫(kù)就不適用于復(fù)雜的查詢(xún)了顺囊，往往只能滿(mǎn)足普通查詢(xún)的場(chǎng)景。對(duì)于統(tǒng)計(jì)報(bào)表場(chǎng)景缸废，在數(shù)據(jù)量大時(shí)不一定能跑出結(jié)果包蓝，而且在跑復(fù)雜查詢(xún)時(shí)會(huì)導(dǎo)致其他查詢(xún)變慢對(duì)于全文檢索、可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等場(chǎng)景企量，數(shù)據(jù)庫(kù)天生不適用测萎。因此需要針對(duì)特定的場(chǎng)景，引入合適的解決方案届巩。如對(duì)于海量文件存儲(chǔ)硅瞧，可通過(guò)分布式文件系統(tǒng)HDFS解決，對(duì)于key value類(lèi)型的數(shù)據(jù)恕汇，可通過(guò)HBase和Redis等方案解決對(duì)于全文檢索場(chǎng)景腕唧，可通過(guò)搜索引擎如ElasticSearch解決，對(duì)于多維分析場(chǎng)景瘾英，可通過(guò)Kylin或Druid等方案解決枣接。當(dāng)然，引入更多組件同時(shí)會(huì)提高系統(tǒng)的復(fù)雜度缺谴，不同的組件保存的數(shù)據(jù)需要同步但惶，需要考慮一致性的問(wèn)題，需要有更多的運(yùn)維手段來(lái)管理這些組件等湿蛔。架構(gòu)瓶頸：引入更多組件解決了豐富的需求膀曾，業(yè)務(wù)維度能夠極大擴(kuò)充，隨之而來(lái)的是一個(gè)應(yīng)用中包含了太多的業(yè)務(wù)代碼阳啥，業(yè)務(wù)的升級(jí)迭代變得困難添谊。
3.11 第十次演進(jìn)：大應(yīng)用拆分為小應(yīng)用
按照業(yè)務(wù)板塊來(lái)劃分應(yīng)用代碼，使單個(gè)應(yīng)用的職責(zé)更清晰察迟，相互之間可以做到獨(dú)立升級(jí)迭代斩狱。這時(shí)候應(yīng)用之間可能會(huì)涉及到一些公共配置耳高，可以通過(guò)分布式配置中心Zookeeper來(lái)解決。架構(gòu)瓶頸：不同應(yīng)用之間存在共用的模塊喊废，由應(yīng)用單獨(dú)管理會(huì)導(dǎo)致相同代碼存在多份祝高，導(dǎo)致公共功能升級(jí)時(shí)全部應(yīng)用代碼都要跟著升級(jí)。
3.12 第十一次演進(jìn)：復(fù)用的功能抽離成微服務(wù)
如用戶(hù)管理污筷、訂單工闺、支付、鑒權(quán)等功能在多個(gè)應(yīng)用中都存在瓣蛀，那么可以把這些功能的代碼單獨(dú)抽取出來(lái)形成一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)來(lái)管理這樣的服務(wù)就是所謂的微服務(wù)陆蟆，應(yīng)用和服務(wù)之間通過(guò)HTTP、TCP或RPC請(qǐng)求等多種方式來(lái)訪問(wèn)公共服務(wù)惋增，每個(gè)單獨(dú)的服務(wù)都可以由單獨(dú)的團(tuán)隊(duì)來(lái)管理叠殷。此外，可以通過(guò)Dubbo诈皿、SpringCloud等框架實(shí)現(xiàn)服務(wù)治理林束、限流、熔斷稽亏、降級(jí)等功能壶冒，提高服務(wù)的穩(wěn)定性和可用性。架構(gòu)瓶頸：不同服務(wù)的接口訪問(wèn)方式不同截歉，應(yīng)用代碼需要適配多種訪問(wèn)方式才能使用服務(wù)胖腾，此外，應(yīng)用訪問(wèn)服務(wù)瘪松，服務(wù)之間也可能相互訪問(wèn)咸作，調(diào)用鏈將會(huì)變得非常復(fù)雜，邏輯變得混亂宵睦。
3.13 第十二次演進(jìn)：引入企業(yè)服務(wù)總線ESB屏蔽服務(wù)接口的訪問(wèn)差異
通過(guò)ESB統(tǒng)一進(jìn)行訪問(wèn)協(xié)議轉(zhuǎn)換记罚，應(yīng)用統(tǒng)一通過(guò)ESB來(lái)訪問(wèn)后端服務(wù)，服務(wù)與服務(wù)之間也通過(guò)ESB來(lái)相互調(diào)用壳嚎，以此降低系統(tǒng)的耦合程度桐智。這種單個(gè)應(yīng)用拆分為多個(gè)應(yīng)用，公共服務(wù)單獨(dú)抽取出來(lái)來(lái)管理诬辈，并使用企業(yè)消息總線來(lái)解除服務(wù)之間耦合問(wèn)題的架構(gòu)，就是所謂的SOA（面向服務(wù)）架構(gòu)荐吉，這種架構(gòu)與微服務(wù)架構(gòu)容易混淆焙糟，因?yàn)楸憩F(xiàn)形式十分相似。個(gè)人理解样屠，微服務(wù)架構(gòu)更多是指把系統(tǒng)里的公共服務(wù)抽取出來(lái)單獨(dú)運(yùn)維管理的思想穿撮，而SOA架構(gòu)則是指一種拆分服務(wù)并使服務(wù)接口訪問(wèn)變得統(tǒng)一的架構(gòu)思想缺脉，SOA架構(gòu)中包含了微服務(wù)的思想。架構(gòu)瓶頸：業(yè)務(wù)不斷發(fā)展悦穿，應(yīng)用和服務(wù)都會(huì)不斷變多攻礼，應(yīng)用和服務(wù)的部署變得復(fù)雜，同一臺(tái)服務(wù)器上部署多個(gè)服務(wù)還要解決運(yùn)行環(huán)境沖突的問(wèn)題此外栗柒，對(duì)于如大促這類(lèi)需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)縮容的場(chǎng)景礁扮，需要水平擴(kuò)展服務(wù)的性能，就需要在新增的服務(wù)上準(zhǔn)備運(yùn)行環(huán)境瞬沦，部署服務(wù)等太伊，運(yùn)維將變得十分困難。
3.14 第十三次演進(jìn)：****引入容器化技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境隔離與動(dòng)態(tài)服務(wù)管理
目前最流行的容器化技術(shù)是Docker逛钻，最流行的容器管理服務(wù)是Kubernetes(K8S)僚焦，應(yīng)用/服務(wù)可以打包為Docker鏡像，通過(guò)K8S來(lái)動(dòng)態(tài)分發(fā)和部署鏡像曙痘。Docker鏡像可理解為一個(gè)能運(yùn)行你的應(yīng)用/服務(wù)的最小的操作系統(tǒng)芳悲，里面放著應(yīng)用/服務(wù)的運(yùn)行代碼，運(yùn)行環(huán)境根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置好边坤。把整個(gè)“操作系統(tǒng)”打包為一個(gè)鏡像后名扛，就可以分發(fā)到需要部署相關(guān)服務(wù)的機(jī)器上，直接啟動(dòng)Docker鏡像就可以把服務(wù)起起來(lái)惩嘉，使服務(wù)的部署和運(yùn)維變得簡(jiǎn)單罢洲。在大促的之前，可以在現(xiàn)有的機(jī)器集群上劃分出服務(wù)器來(lái)啟動(dòng)Docker鏡像文黎，增強(qiáng)服務(wù)的性能大促過(guò)后就可以關(guān)閉鏡像惹苗，對(duì)機(jī)器上的其他服務(wù)不造成影響（在第18節(jié)之前，服務(wù)運(yùn)行在新增機(jī)器上需要修改系統(tǒng)配置來(lái)適配服務(wù)耸峭，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)器上其他服務(wù)需要的運(yùn)行環(huán)境被破壞）桩蓉。架構(gòu)瓶頸：使用容器化技術(shù)后服務(wù)動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容問(wèn)題得以解決，但是機(jī)器還是需要公司自身來(lái)管理劳闹，在非大促的時(shí)候院究，還是需要閑置著大量的機(jī)器資源來(lái)應(yīng)對(duì)大促，機(jī)器自身成本和運(yùn)維成本都極高本涕，資源利用率低业汰。
3.15 第十四次演進(jìn)：以云平臺(tái)承載系統(tǒng)
系統(tǒng)可部署到公有云上，利用公有云的海量機(jī)器資源菩颖，解決動(dòng)態(tài)硬件資源的問(wèn)題在大促的時(shí)間段里样漆，在云平臺(tái)中臨時(shí)申請(qǐng)更多的資源，結(jié)合Docker和K8S來(lái)快速部署服務(wù)晦闰，在大促結(jié)束后釋放資源，真正做到按需付費(fèi)，資源利用率大大提高簸喂，同時(shí)大大降低了運(yùn)維成本猪腕。所謂的云平臺(tái)，就是把海量機(jī)器資源，通過(guò)統(tǒng)一的資源管理，抽象為一個(gè)資源整體在云平臺(tái)上可按需動(dòng)態(tài)申請(qǐng)硬件資源（如CPU、內(nèi)存侦香、網(wǎng)絡(luò)等），并且之上提供通用的操作系統(tǒng)执桌，提供常用的技術(shù)組件（如Hadoop技術(shù)棧鄙皇，MPP數(shù)據(jù)庫(kù)等）供用戶(hù)使用，甚至提供開(kāi)發(fā)好的應(yīng)用用戶(hù)不需要關(guān)心應(yīng)用內(nèi)部使用了什么技術(shù)仰挣，就能夠解決需求（如音視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)伴逸、郵件服務(wù)、個(gè)人博客等）膘壶。在云平臺(tái)中會(huì)涉及如下幾個(gè)概念：
IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)错蝴。對(duì)應(yīng)于上面所說(shuō)的機(jī)器資源統(tǒng)一為資源整體，可動(dòng)態(tài)申請(qǐng)硬件資源的層面颓芭；
PaaS：平臺(tái)即服務(wù)顷锰。對(duì)應(yīng)于上面所說(shuō)的提供常用的技術(shù)組件方便系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)；
SaaS：軟件即服務(wù)亡问。對(duì)應(yīng)于上面所說(shuō)的提供開(kāi)發(fā)好的應(yīng)用或服務(wù)官紫，按功能或性能要求付費(fèi)。
至此：以上所提到的從高并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題州藕，到服務(wù)的架構(gòu)和系統(tǒng)實(shí)施的層面都有了各自的解決方案束世。但同時(shí)也應(yīng)該意識(shí)到，在上面的介紹中床玻，其實(shí)是有意忽略了諸如跨機(jī)房數(shù)據(jù)同步毁涉、分布式事務(wù)實(shí)現(xiàn)等等的實(shí)際問(wèn)題，這些問(wèn)題以后有機(jī)會(huì)再拿出來(lái)單獨(dú)討論锈死。
4贫堰、架構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)
1）架構(gòu)的調(diào)整是否必須按照上述演變路徑進(jìn)行？不是的待牵，以上所說(shuō)的架構(gòu)演變順序只是針對(duì)某個(gè)側(cè)面進(jìn)行單獨(dú)的改進(jìn)在實(shí)際場(chǎng)景中其屏，可能同一時(shí)間會(huì)有幾個(gè)問(wèn)題需要解決，或者可能先達(dá)到瓶頸的是另外的方面缨该，這時(shí)候就應(yīng)該按照實(shí)際問(wèn)題實(shí)際解決偎行。如在政府類(lèi)的并發(fā)量可能不大，但業(yè)務(wù)可能很豐富的場(chǎng)景，高并發(fā)就不是重點(diǎn)解決的問(wèn)題睦优，此時(shí)優(yōu)先需要的可能會(huì)是豐富需求的解決方案。2）對(duì)于將要實(shí)施的系統(tǒng)壮不，架構(gòu)應(yīng)該設(shè)計(jì)到什么程度汗盘？對(duì)于單次實(shí)施并且性能指標(biāo)明確的系統(tǒng)，架構(gòu)設(shè)計(jì)到能夠支持系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求就足夠了询一，但要留有擴(kuò)展架構(gòu)的接口以便不備之需隐孽。對(duì)于不斷發(fā)展的系統(tǒng)，如電商平臺(tái)健蕊，應(yīng)設(shè)計(jì)到能滿(mǎn)足下一階段用戶(hù)量和性能指標(biāo)要求的程度菱阵，并根據(jù)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)不斷的迭代升級(jí)架構(gòu)，以支持更高的并發(fā)和更豐富的業(yè)務(wù)缩功。3）服務(wù)端架構(gòu)和大數(shù)據(jù)架構(gòu)有什么區(qū)別晴及？所謂的“大數(shù)據(jù)”其實(shí)是海量數(shù)據(jù)采集清洗轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)嫡锌、數(shù)據(jù)分析虑稼、數(shù)據(jù)服務(wù)等場(chǎng)景解決方案的一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，在每一個(gè)場(chǎng)景都包含了多種可選的技術(shù)如數(shù)據(jù)采集有Flume势木、Sqoop蛛倦、Kettle等，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有分布式文件系統(tǒng)HDFS啦桌、FastDFS溯壶，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)HBase、MongoDB等甫男，數(shù)據(jù)分析有Spark技術(shù)棧且改、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等〔槠剩總的來(lái)說(shuō)大數(shù)據(jù)架構(gòu)就是根據(jù)業(yè)務(wù)的需求钾虐，整合各種大數(shù)據(jù)組件組合而成的架構(gòu)，一般會(huì)提供分布式存儲(chǔ)笋庄、分布式計(jì)算效扫、多維分析、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)直砂、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等能力菌仁。而服務(wù)端架構(gòu)更多指的是應(yīng)用組織層面的架構(gòu)，底層能力往往是由大數(shù)據(jù)架構(gòu)來(lái)提供静暂。4）有沒(méi)有一些架構(gòu)設(shè)計(jì)的原則济丘？
N+1設(shè)計(jì)：系統(tǒng)中的每個(gè)組件都應(yīng)做到?jīng)]有單點(diǎn)故障；
回滾設(shè)計(jì)：確保系統(tǒng)可以向前兼容，在系統(tǒng)升級(jí)時(shí)應(yīng)能有辦法回滾版本摹迷；
禁用設(shè)計(jì)：應(yīng)該提供控制具體功能是否可用的配置疟赊，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速下線功能；
監(jiān)控設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)階段就要考慮監(jiān)控的手段峡碉；
多活數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)：若系統(tǒng)需要極高的高可用近哟，應(yīng)考慮在多地實(shí)施數(shù)據(jù)中心進(jìn)行多活，至少在一個(gè)機(jī)房斷電的情況下系統(tǒng)依然可用鲫寄；
采用成熟的技術(shù)：剛開(kāi)發(fā)的或開(kāi)源的技術(shù)往往存在很多隱藏的bug吉执，出了問(wèn)題沒(méi)有商業(yè)支持可能會(huì)是一個(gè)災(zāi)難；
資源隔離設(shè)計(jì)：應(yīng)避免單一業(yè)務(wù)占用全部資源地来；
架構(gòu)應(yīng)能水平擴(kuò)展：系統(tǒng)只有做到能水平擴(kuò)展戳玫，才能有效避免瓶頸問(wèn)題；
非核心則購(gòu)買(mǎi)：非核心功能若需要占用大量的研發(fā)資源才能解決未斑，則考慮購(gòu)買(mǎi)成熟的產(chǎn)品咕宿；
使用商用硬件：商用硬件能有效降低硬件故障的機(jī)率；
快速迭代：系統(tǒng)應(yīng)該快速開(kāi)發(fā)小功能模塊蜡秽，盡快上線進(jìn)行驗(yàn)證荠列，早日發(fā)現(xiàn)問(wèn)題大大降低系統(tǒng)交付的風(fēng)險(xiǎn)；
無(wú)狀態(tài)設(shè)計(jì)：服務(wù)接口應(yīng)該做成無(wú)狀態(tài)的载城，當(dāng)前接口的訪問(wèn)不依賴(lài)于接口上次訪問(wèn)的狀態(tài)肌似。
