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八种架构设计模式及其优缺点概述 (上)

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1. 什么是架构

        我想这个问题,十个人回答得有十一个答案,因为另外的那一个是大家妥协的结果。哈哈,我理解,架构就是骨架,如下图所示:


        人类的身体的支撑是主要由骨架来承担的,然后是其上的肌肉、神经、皮肤。架构对于软件的重要性不亚于骨架对人类身体的重要性。


2. 什么是设计模式

        这个问题我问过的面试者不下于数十次,回答五花八门,在我看来,模式就是经验,设计模式就是设计经验,有了这些经验,我们就能在特定情况下使用特定的设计、组合设计,这样可以大大节省我们的设计时间,提高工作效率。

        作为一个工作10年以上的老码农,经历的系统架构设计也算不少,接下来,我会把工作中用到的一些架构方面的设计模式分享给大家,望大家少走弯路。总体而言,共有八种,分别是:


  1. 单库单应用模式:最简单的,可能大家都见过

  2. 内容分发模式:目前用的比较多

  3. 查询分离模式:对于大并发的查询、业务

  4. 微服务模式:适用于复杂的业务模式的拆解

  5. 多级缓存模式:可以把缓存玩的很好

  6. 分库分表模式:解决单机数据库瓶颈

  7. 弹性伸缩模式:解决波峰波谷业务流量不均匀的方法之一

  8. 多机房模式:解决高可用、高性能的一种方法


3. 单库单应用模式
        这是最简单的一种设计模式,我们的大部分本科毕业设计、一些小的应用,基本上都是这种模式,这种模式的一般设计见下图:

        如上图所示,这种模式一般只有一个数据库,一个业务应用层,一个后台管理系统,所有的业务都是用过业务层完成的,所有的数据也都是存储在一个数据库中的,好一点会有数据库的同步。虽然简单,但是也并不是一无是处

        优点:结构简单、开发速度快、实现简单,可用于产品的第一版等有原型验证需求、用户少的设计。

        缺点:性能差、基本没有高可用、扩展性差,不适用于大规模部署、应用等生产环境。

                
4. 内容分发模式
        基本上所有的大型的网站都有或多或少的采用这一种设计模式,常见的应用场景是使用CDN技术把网页、图片、CSS、JS等这些静态资源分发到离用户最近的服务器。这种模式的一般设计见下图:

        

        如上图所示,这种模式较单库单应用模式多了一个CDN、一个云存储OSS(七牛、又拍等雷同)。一个典型的应用流程(以用户上传、查看图片需求为例)如下:


  1. 上传的时候,用户选择本地机器上的一个图片进行上传

  2. 程序会把这个图片上传到云存储OSS上,并返回该图片的一个URL

  3. 程序把这个URL字符串存储在业务数据库中,上传完成。

  4. 查看的时候,程序从业务数据库得到该图片的URL

  5. 程序通过DNS查询这个URL的图片服务器

  6. 智能DNS会解析这个URL,得到与用户最近的服务器(或集群)的地址A

  7. 然后把服务器A上的图片返回给程序

  8. 程序显示该图片,查看完成。


        由上可知,这个模式的关键是智能DNS,它能够解析出离用户最近的服务器。运行原理大致是:根据请求者的IP得到请求地点B,然后通过计算或者配置得到与B最近或通讯时间最短的服务器C,然后把C的IP地址返回给请求者。这种模式的优缺点如下:

        优点:资源下载快、无需过多的开发与配置,同时也减轻了后端服务器对资源的存储压力,减少带宽的使用。

        缺点:目前来说OSS,CDN的价格还是稍微有些贵(虽然已经降价好几次了),只适用于中小规模的应用,另外由于网络传输的延迟、CDN的同步策略等,会有一些一致性、更新慢方面的问题。


本次分享的上篇到此结束,接下来中篇将介绍以下三种模式:查询分离模式微服务模式多级缓存模式 ,敬请期待!




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