當(dāng)我們站在一個(gè)公司的的角度來思考架構(gòu)的時(shí)候，單個(gè)系統(tǒng)的高可用和高性能并不等于整體業(yè)務(wù)的高可用和高性能扮惦，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高性能和高可用需要從更高的角度去設(shè)計(jì)既绕，這個(gè)高點(diǎn)就是“網(wǎng)絡(luò)”，這里將相關(guān)措施統(tǒng)一劃歸為“網(wǎng)絡(luò)層”
注意這里的網(wǎng)絡(luò)層和通常理解的如何搭建一個(gè)局域網(wǎng)這種概念不一樣繁成，這里強(qiáng)調(diào)的是站在網(wǎng)絡(luò)層的角度整體設(shè)計(jì)架構(gòu)，而不是某個(gè)具體網(wǎng)絡(luò)的搭建
本文將對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的幾個(gè)關(guān)鍵架構(gòu)設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行闡述淑玫，部分內(nèi)容專欄前面已經(jīng)有深入闡述巾腕，今天作為概要的總結(jié)把它們歸納一下
負(fù)載均衡
- 負(fù)載均衡就是將請(qǐng)求均衡地分配到多個(gè)系統(tǒng)上。使用負(fù)載均衡的原因也很簡(jiǎn)單：每個(gè)系統(tǒng)的處理能力是有限的混移，為了應(yīng)對(duì)大容量的訪問祠墅，必須使用多個(gè)系統(tǒng)
- DNS
- DNS 是最簡(jiǎn)單也是最常見的負(fù)載均衡方式，一般用來實(shí)現(xiàn)地理級(jí)別的均衡
- 例如歌径，北方的用戶訪問北京的機(jī)房，南方的用戶訪問廣州的機(jī)房
- 一般不會(huì)使用 DNS 來做機(jī)器級(jí)別的負(fù)載均衡亲茅，因?yàn)樘馁M(fèi) IP 資源了
- DNS 負(fù)載均衡的優(yōu)點(diǎn)是通用（全球通用）回铛、成本低（申請(qǐng)域名，注冊(cè) DNS 即可）克锣，但缺點(diǎn)也比較明顯茵肃，主要體現(xiàn)在：
- DNS 緩存的時(shí)間比較長(zhǎng)，即使將某臺(tái)業(yè)務(wù)機(jī)器從 DNS 服務(wù)器上刪除袭祟，由于緩存的原因验残，還是有很多用戶會(huì)繼續(xù)訪問已經(jīng)被刪除的機(jī)器。
- DNS 不夠靈活巾乳。DNS 不能感知后端服務(wù)器的狀態(tài)您没，只能根據(jù)配置策略進(jìn)行負(fù)載均衡，無法做到更加靈活的負(fù)載均衡策略胆绊。比如說某臺(tái)機(jī)器的配置比其他機(jī)器要好很多氨鹏，理論上來說應(yīng)該多分配一些請(qǐng)求給它，但 DNS 無法做到這一點(diǎn)
- 所以對(duì)于時(shí)延和故障敏感的業(yè)務(wù)压状，有實(shí)力的公司可能會(huì)嘗試實(shí)現(xiàn) HTTP-DNS 的功能仆抵，即使用 HTTP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)一個(gè)私有的 DNS 系統(tǒng)
- HTTP-DNS 主要應(yīng)用在通過 App 提供服務(wù)的業(yè)務(wù)上，因?yàn)樵?App 端可以實(shí)現(xiàn)靈活的服務(wù)器訪問策略
- 如果是 Web 業(yè)務(wù)种冬，實(shí)現(xiàn)起來就比較麻煩一些镣丑，因?yàn)?URL 的解析是由瀏覽器來完成的，只有 Javascript 的訪問可以像 App 那樣實(shí)現(xiàn)比較靈活的控制
- HTTP-DNS 的優(yōu)缺點(diǎn)有：
- 靈活：HTTP-DNS 可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活的設(shè)置各種策略娱两。
- 可控：HTTP-DNS 是自己開發(fā)的系統(tǒng)莺匠，IP 更新、策略更新等無需依賴外部服務(wù)商谷婆。
- 及時(shí)：HTTP-DNS 不受傳統(tǒng) DNS 緩存的影響慨蛙，可以非沉闪模快地更新數(shù)據(jù)、隔離故障期贫。
- 開發(fā)成本高：沒有通用的解決方案跟匆，需要自己開發(fā)。
- 侵入性：需要 App 基于 HTTP-DNS 進(jìn)行改造
- Nginx 通砍、LVS 玛臂、F5
- DNS 用于實(shí)現(xiàn)地理級(jí)別的負(fù)載均衡，而 Nginx封孙、LVS迹冤、F5 用于同一地點(diǎn)內(nèi)機(jī)器級(jí)別的負(fù)載均衡
- 其中 Nginx 是軟件的 7 層負(fù)載均衡
- LVS 是內(nèi)核的 4 層負(fù)載均衡
- F5 是硬件的 4 層負(fù)載均衡
- 軟件和硬件的區(qū)別就在于性能，硬件遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件
- Ngxin 的性能是萬級(jí)虎忌，一般的 Linux 服務(wù)器上裝個(gè) Nginx 大概能到 5 萬 / 秒泡徙；
- LVS 的性能是十萬級(jí)，據(jù)說可達(dá)到 80 萬 / 秒
- F5 性能是百萬級(jí)膜蠢，從 200 萬 / 秒到 800 萬 / 秒都有
- 硬件雖然性能高堪藐，但是單臺(tái)硬件的成本也很高
- 4 層和 7 層的區(qū)別就在于協(xié)議和靈活性
- Nginx 支持 HTTP、E-mail 協(xié)議
- LVS 和 F5 是 4 層負(fù)載均衡挑围，和協(xié)議無關(guān)礁竞，幾乎所有應(yīng)用都可以做，例如聊天杉辙、數(shù)據(jù)庫(kù)等
CDN
- CDN 是為了解決用戶網(wǎng)絡(luò)訪問時(shí)的“最后一公里”效應(yīng)模捂，本質(zhì)上是一種“以空間換時(shí)間”的加速策略，即將內(nèi)容緩存在離用戶最近的地方蜘矢，用戶訪問的是緩存的內(nèi)容狂男，而不是站點(diǎn)實(shí)時(shí)的內(nèi)容
CDN請(qǐng)求流程圖
- CDN 經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)變成了一個(gè)很龐大的體系：分布式存儲(chǔ)硼端、全局負(fù)載均衡并淋、網(wǎng)絡(luò)重定向、流量控制等都屬于 CDN 的范疇珍昨，尤其是在視頻县耽、直播等領(lǐng)域，如果沒有 CDN镣典，用戶是不可能實(shí)現(xiàn)流暢觀看內(nèi)容的
- 大部分程序員和架構(gòu)師都不太需要深入理解 CDN 的細(xì)節(jié)兔毙，因?yàn)?CDN 作為網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)服務(wù)，獨(dú)立搭建的成本巨大兄春，很少有公司自己設(shè)計(jì)和搭建 CDN 系統(tǒng)澎剥，從 CDN 服務(wù)商采購(gòu) CDN 服務(wù)即可
- 目前有專門的 CDN 服務(wù)商，例如網(wǎng)宿和藍(lán)汛
- 也有云計(jì)算廠家提供 CDN 服務(wù)赶舆，例如阿里云和騰訊云都提供 CDN 的服務(wù)
多機(jī)房
- 從架構(gòu)上來說哑姚，單機(jī)房就是一個(gè)全局的網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)祭饭，在發(fā)生比較大的故障或者災(zāi)害時(shí)，單機(jī)房難以保證業(yè)務(wù)的高可用叙量。例如倡蝙，停電、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中斷绞佩、地震寺鸥、水災(zāi)等都有可能導(dǎo)致一個(gè)機(jī)房完全癱瘓
- 同城多機(jī)房
- 同一個(gè)城市多個(gè)機(jī)房，距離不會(huì)太遠(yuǎn)品山，搭建私有的高速網(wǎng)絡(luò)胆建，基本上能夠做到和同機(jī)房一樣的效果。
- 這種方式對(duì)業(yè)務(wù)影響很小肘交，但投入較大笆载，如果不是大公司，一般是承受不起的酸些；而且遇到極端的地震宰译、水災(zāi)等自然災(zāi)害，同城多機(jī)房也是有很大風(fēng)險(xiǎn)的
- 跨城多機(jī)房
- 在不同的城市搭建多個(gè)機(jī)房魄懂，機(jī)房間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制（例如，MySQL 主備復(fù)制）闯第，但由于跨城網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的問題市栗，業(yè)務(wù)上需要做一定的妥協(xié)和兼容，比如不需要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)強(qiáng)一致性咳短，只是保證最終一致性
- 例如填帽，微博類產(chǎn)品，B 用戶關(guān)注了 A 用戶咙好，A 用戶在北京機(jī)房發(fā)布了一條微博篡腌，B 在廣州機(jī)房不需要立刻看到 A 用戶發(fā)的微博，等 10 分鐘看到也可以勾效。
- 這種方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單嘹悼，但和業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的相關(guān)性，微博可以這樣做层宫，支付寶的轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)就不能這樣做杨伙，因?yàn)橛脩粲囝~是強(qiáng)一致性的
- 跨國(guó)多機(jī)房
- 和跨城多機(jī)房類似，只是地理上分布更遠(yuǎn)萌腿，時(shí)延更大限匣。由于時(shí)延太大和用戶跨國(guó)訪問實(shí)在太慢，跨國(guó)多機(jī)房一般僅用于備份和服務(wù)本國(guó)用戶
多中心
- 多中心必須以多機(jī)房為前提毁菱，但從設(shè)計(jì)的角度來看米死，多中心相比多機(jī)房是本質(zhì)上的飛越锌历，難度也高出一個(gè)等級(jí)
- 簡(jiǎn)單來說，多機(jī)房的主要目標(biāo)是災(zāi)備峦筒，當(dāng)機(jī)房故障時(shí)究西，可以比較快速地將業(yè)務(wù)切換到另外一個(gè)機(jī)房
- 這種切換操作允許一定時(shí)間的中斷（例如，10 分鐘勘天、1 個(gè)小時(shí)）
- 而且業(yè)務(wù)也可能有損失（例如怔揩，某些未同步的數(shù)據(jù)不能馬上恢復(fù)，或者要等幾天才恢復(fù)脯丝，甚至永遠(yuǎn)都不能恢復(fù)了）
- 因此相比多機(jī)房來說商膊，多中心的要求就高多了，要求每個(gè)中心都同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)宠进，且業(yè)務(wù)能夠自動(dòng)在多中心之間切換
- 故障后不需人工干預(yù)或者很少的人工干預(yù)就能自動(dòng)恢復(fù)
- 多中心設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在于“數(shù)據(jù)一致性”和“數(shù)據(jù)事務(wù)性”如何保證晕拆，這兩個(gè)難點(diǎn)都和業(yè)務(wù)緊密相關(guān)，目前沒有很成熟的且通用的解決方案材蹬，需要基于業(yè)務(wù)的特性進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)
- 以淘寶為例实幕，淘寶對(duì)外宣稱自己是多中心的，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中堤器，商品瀏覽的多中心方案昆庇、訂單的多中心方案、支付的多中心方案都需要獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
- 正因?yàn)槎嘀行脑O(shè)計(jì)的復(fù)雜性闸溃，不一定所有業(yè)務(wù)都能實(shí)現(xiàn)多中心整吆，目前國(guó)內(nèi)的銀行、支付寶這類系統(tǒng)就沒有完全實(shí)現(xiàn)多中心辉川，不然也不會(huì)出現(xiàn)挖掘機(jī)一鏟子下去表蝙，支付寶中斷 4 小時(shí)的故障
小結(jié)
本文講了互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模板中的“網(wǎng)絡(luò)層”技術(shù)，希望對(duì)你有所幫助
