泪目,不堪回首!
博主毕业4年
了,最近秋招开始了,每次回想起自己的秋招,都感觉到当时自己特别的可惜(菜是原罪
),自己当时简历上面的项目,只有一个 农资电商平台
,当时的秒杀系统还没有那么普及(简历人均秒杀系统
)。
第一次微众面试
当年自己的八股文背的其实还可以,但是自己的项目就只是一个单机系统,分布式
?微服务
?什么玩意?,还记得当时微众面试
,是二面
,在一个酒店房间,面试官笑嘻嘻的看着我,说让我先画一下我项目里面的农资电商平台
, 我脑子嗡嗡叫,啥?咋画, 就一个安卓系统
,一个前端页面
,和一个后台系统
?
大概长这样子
image.png
我擦,这也太简单
了吧, 我是不是该画复杂一点? 或者说,我这个能叫架构
吗?就这样,犹豫之间,毛线都没有画出来... 我记得当时好像画了个这样子的玩意。。毫无意外的,嗝屁了~
这玩意有点四不像,不说了,丢脸~
image.png
第二次微众面试
第二次微众面试
,毕业有快一年了,抱着试一下的心态,找了个师姐
内推, 那时候我在干啥呢,在搞爬虫。公司离微众比较近,就在金蝶
那边,下班了溜过去,跟面试官吧啦了一会八股文
,好家伙,没一会就掏出了一张纸:
来画一下你们现在这个爬虫系统的架构图!
当时系统的部署架构
长这样吧, 比上面的看起来还简单一点。
image.png
但是,我就是画不出手啊!!!心里想着太简单了啊!!这玩意能叫架构
吗?
摊牌了, 我不会画!
现在想起来,真的太憋屈
了,年轻啊!那如果现在来回头看的话,能怎么画呢?
单体系统的部署架构图
image.png
爬虫系统的分层架构图
image.png
爬虫系统的业务架构
image.png
架构图
从上面的各个方向描述架构来看,其实即使是单体系统
也能够画出不一般的架构图!(为啥当时我就不会呢!)
最近在看架构相关的内容(华仔的课
),在4 1 视图里面,从多方面描述了我们的系统,可以参考下面的描述,
image.png
你的秒杀系统,架构是怎么样的?
单体系统
不管你们简历吹的多牛逼,我猜你们的服务,大部分都是长这个样子的,猜对的话点个关注
, 只有浏览器
是分布式的。
image.png
那我该如何去描述我的单体系统呢?
架构设计的三大原则:
简单原则
合适原则
演进原则
每一条原则都符合我们大学做的秒杀系统啊!!
简单原则
:一个系统就可以满足我们秒杀服务的所有动作,没有太多的中间件依赖
合适原则
:在我们的实践项目中,单体系统是最适合不过的了。(主要是没钱啊!拆分服务,引入中间件,部署集群,都得钱啊!)
演进原则
:这个比较好理解,没有什么系统架构是一出生就定下来的,是随着时间,业务需求,不断演变出来的。
总结:
我们架构的优势: 成本低
,系统复杂度低
,维护成本低
,快速定位问题
劣势:稳定性差
,并发量低
,扩展性弱
等
在梳理架构时,每个方案都有他的优势和缺点,所以需要了解你目前方案的优缺点。才能更好的向面试官展示你的系统!
服务拆分
好家伙,参加了个科创比赛,资金
到位了,能买更多机器
了,那不得将服务优化一下,拆分个微服务系统出来!
image.png
在这个服务拆分的架构中,我们做了哪些动作?
- 静态资源隔离(
CDN加速
) - 代理服务器(
Nginx
) - 服务拆分,应用独立部署
- 服务rpc通信 (
rpc框架 & 注册中心
)
1、前后端分离
在单体系统中,我们的静态资源(Html,JS,CSS 和 IMG
)可能都是通过我们服务端进行返回,存在的问题是:
- 前端
代码维护
成本比较高(全栈开发成本也高) - 前端代码发布,需要整个系统进行发布
- 服务器
带宽
,请求资源
占用等
那么通过前后端分离所带来的好处就很明显了:
- 代码独立维护(
低耦合
),发布成本低(高效率
) - 前后端通过接口交互
动态数据
CDN资源
访问加速,减少后端服务压力(高性能
)
2、反向代理
反向代理
的作用比较明显, 由于我们服务拆分成多个,那么我们和前端
进行交互时,需要提供一个通用的入口
。而这个入口,就是我们的反向代理服务器
(Nginx
)。例如:服务域名:https://www.jiuling.com
,根据restful规范,我们可以通过 https://www.jiuling.com/user/1.0/login
将请求转发到 用户服务
的登录接口中。
3.进程间通信
随着服务的拆分,在部分功能的实现上,就会涉及到服务间相互调用
的情况,例如:
image.png
在常见的实现方案上,我们会采用 注册中心
和 RPC框架
,来实现这一能力。而我们比较常用的实现方案就是 zookeeper & dubbo
。
image.png
为什么要使用 RPC 框架?
当我们提到使用 RPC框架
的时候,是否有去思考过,为什么要使用 RPC框架?
每个服务提供 RESTful
接口,不是也能够完成服务间通信吗?
这里就需要进行对比 RPC
和 RESTful
的区别了:
数据报文小&传输效率快
:RPC
简化了传输协议中一些必要的头部信息,从而加快了传输效率。开发成本低
:例如Dubbo
框架,封装好了服务间调用的逻辑(如:反射
,建连
和超时控制
等),只需要开发相应的接口
和数据模型
即可。服务治理
: 在分布式场景下,我们的服务提供者不止一台,那么就涉及到服务健康
,负载均衡
和服务流控
等情况需要处理,而这部分能力在rpc & 注册中心
的架构下,都已经满足了。
说完优点后,再来分析一下,RPC的缺点
:
耦合性强
:相较于RESTful
而言,RPC
框架在跨语言的场景下实现比较困难。并且版本依赖
比较强。服务脱离了当前内网环境
后,无法正常提供服务,迁移成本高。内网调用
:RPC
更适合内网传输,在公网环境下,显得没那么安全。
分布式微服务
在上一个版本的服务拆分
中, 我们根据不同的业务边界
,功能职责
,划分出了多个子系统
,而针对不同的系统,他所承受的负载压力
是不一样的,例如:订单服务
的每个请求处理耗时较长
(其他服务压力不大),为了挺升我们的下单量,我们可以只扩容订单服务
即可,这就是我们在服务拆分所带来的收益
,性能使用率提升!
image.png
从上面的图我们可以看到,有些服务出现了不同的重影,每一个方块
,可以理解为一台机器
,在这个架构中, 为了保证我们的下单成功率,以及下单量,我们主要将服务器集中在了订单服务
。
除此之前,再来看看我们的中间件
集群部署:
mysql 主从架构
:读写分离,减轻主库压力,确保数据能正常写入,保障订单数据落库.zookeeper 主从架构
:保障注册中心可用,避免导致全链路雪崩。redis 哨兵集群
:避免redis
宕机导致大流量直接打到数据库中。
小结
到这里为止,一般我们自己开发的系统,也就基本完成了整个秒杀系统
的演进了。可能大伙一直有个疑问,为什么少了我们最熟悉的MQ
呢?
在整个调用链路中,我都是以同步调用
的方式去讲述这一个秒杀系统的架构,因为这个已经满足我们当前的流量诉求了,在架构设计的原则
里面,提到的,合适原则
,和演进原则
。在当前满足流量需求的情况下,我们需要先思考引入消息中间件,带来的问题是什么?解决的问题又是什么?在权衡利弊后,才是我们决策是否要使用这个方案的时候。
高性能
在上述架构演进的过程中,我们通过服务拆分
,垂直扩容
,分布式部署
等方式,提升了我们架构的性能
和稳定性
,对于我们自研阶段的架构演进
已经是足够满足我们的流量诉求了,但如果我们想继续优化我们的系统,提升服务性能,可以从以下几个方面进行优化:
- 资源预热
- 缓存预热
- 异步调用
1、资源预热
在上面的服务拆分
阶段, 我们就提到了资源动静分离
, 这里的静态资源包括:html,js,css,img
等。我们活动阶段,可以通过后台管理系统,将商品服务中的活动的静态资源预热
到CDN,加速资源
的访问。
资源预热: 通过预先将资源加载到CDN
回源:CDN找不到资源后,会触发源站(商品服务)调用,进行查询对应资源,如果源站存在该资源,则会返回到CDN中进行缓存。
OSS: 实际存储静态资源的服务(可参考阿里云OSS)
image.png
上面有反复提到,引入一个技术的时候,需要同时考虑它所带来的利和弊
,那么 CDN的风险
是什么呢?
成本
: 比较直接,就是得多花钱!带宽
:在大流量的访问下, CDN 是否能支撑那么多的带宽,每个服务器能支撑的流量是有限的,需要考虑CDN是否能支撑业务的访问量。CDN命中率
: 在CDN命中率低的情况下,比如活动图片
,每一个小时都会发生改变,那么每次图片的替换,都会触发回源操作
,这时候的资源访问效率反而有所下降。
2、缓存预热
与上面的静态资源加速
相对比,动态数据
则需要通过缓存
进行性能上的优化,老生常谈,为什么redis
那么快?
- 单线程(redis的性能瓶颈并不在这,所以这个不算优势)
多路I/O复用模型
数据结构简单
基于内存操作
image.png
引入 redis
带来的风险主要有:
reids
宕机:单机部署的情况下,会导致大量的服务调用超时,最终引起服务雪崩。可通过Sentinel集群
优化。缓存击穿
:大流量下,缓存MISS
和缓存过期
等情况,会导致请求穿透到数据库,如果数据库扛不住压力,会造成服务雪崩。可以通过布隆过滤器
进行优化。数据一致性
:缓存数据与DB
的数据一致性问题,需要通过更新策略进行保障。
3、异步调用
通过异步的方式,将减库存成功的用户,通过消息的方式,发送给订单服务,进行后续的下单操作。可以在短时间内,将所有的商品销售出去。整体的流程如下图所示:
MQ
异步调用为什么能过提升我们服务的吞吐量
呢?
主要原因在于,通过异步调用的方式,我们将消息投递过去了,就完成了这一次的请求处理,那么性能的瓶颈,由订单服务,转移到了秒杀服务这里。通过减少调用依赖,从而提升了整体服务的吞吐量。
image.png
MQ
带来的常见问题:
数据一致性
重复消费
:由于生产者重复投递消息,或者消费缓慢导致重复推送消息。需要通过加锁,消费幂等来保证消费正常。消息堆积
:生产能力远大于消费能力情况下,会导致消息堆积。MQ可用性
:MQ宕机的情况下,需要支持同步调用切换。
这里不做详细介绍,后面会专门写一篇MQ相关的文章
。
高可用
能看到这里真不容易,感谢大家的支持。关于可用性这里,之前有写过一篇 # 《高可用实战》-B站蹦了,关我A站什么事?感兴趣可以看一下。
高可用主要可以从:
动态扩容
:根据服务压力,针对不同服务进行动态扩容。限流熔断
:可参考我之前的文章:# 《高可用实战》-B站蹦了,关我A站什么事?异地多活
: 通过多机房部署,避免物理攻击
!
同城双活
部署在同一个城市不同区的机房,用专用网络连接。两个机房距离一般就是几十千米
,网络传输速度几乎和同一个机房相同,降低了系统复杂度、成本
。
image.png
这个模式无法解决极端的灾难情况,例如某个城市的地震、水灾
,此方式是用来解决一些常规故障
的,例如机房的火灾、停电、空调故障
。
异地多活
在上述模式中,没办法解决城市级别的服务容灾,比如水灾
,地震
等情。而通过异地多活的部署方案,则可以解决这种问题。
但是每个方案都是存在利和弊的,那么异地多活的弊端主要体现在网络传输
和数据一致性
的问题上!
跨城异地主要问题就是网络传输延迟,例如北京到广州,正常情况下的RTT(Round-Trip Time 往返时延)是50毫秒,
当遇到网络波动等情况,会升到500毫秒甚至1秒,而且会有丢包问题。
物理距离必然导致数据不一致,这就得从“数据”特性来解决,
如果是强一致性要求的数据(如存款余额),就无法做异地多活。
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图片地址:draw.io原图
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