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1. 高并发-解决方案****
高并发(High Concurrency)是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。
高并发相关常用的一些指标有响应时间(Response Time),吞吐量(Throughput),每秒查询率QPS(Query Per Second),并发用户数等。
提高系统并发能力的方式,方法论上主要有两种:垂直扩展(Scale Up)与水平扩展(Scale Out)。
前者垂直扩展可以通过提升单机硬件性能,或者提升单机架构性能,来提高并发性,但单机性能总是有极限的
互联网分布式架构设计高并发终极解决方案还是后者:水平扩展。
(1) 垂直扩展****
提升单机处理能力。垂直扩展的方式又有两种:
①增强单机硬件性能,例如:增加CPU核数如32核,升级更好的网卡如万兆,升级更好的硬盘如SSD,扩充硬盘容量如2T,扩充系统内存如128G;
②提升单机架构性能,例如:使用Cache来减少IO次数,使用异步来增加单服务吞吐量,使用无锁数据结构来减少响应时间;
(2) 水平扩展****
水平扩展:只要增加服务器数量,就能线性扩充系统性能。
常见的互联网分层架构
每个层次都有对应的扩展策略
①反向代理层的水平扩展****
反向代理层的水平扩展,是通过“DNS轮询”实现的:dns-server对于一个域名配置了多个解析ip,
每次DNS解析请求来访问dns-server,会轮询返回这些ip。
当nginx成为瓶颈的时候,只要增加服务器数量,新增nginx服务的部署,增加一个ip,就能扩展反向代理层的性能,做到理论上的无限高并发。
② 站点层的水平扩展****
站点层的水平扩展,是通过“nginx”实现的。通过修改nginx.conf,可以设置多个web后端。
当web后端成为瓶颈的时候,只要增加服务器数量,新增web服务的部署,在nginx配置中配置上新的web后端,
就能扩展站点层的性能,做到理论上的无限高并发。
③服务层的水平扩展****
服务层的水平扩展,是通过“服务连接池”实现的。
站点层通过RPC-client调用下游的服务层RPC-server时,RPC-client中的连接池会建立与下游服务多个连接,当服务成为瓶颈的时候,
只要增加服务器数量,新增服务部署,在RPC-client处建立新的下游服务连接,就能扩展服务层性能,做到理论上的无限高并发。
如果需要优雅的进行服务层自动扩容,这里可能需要配置中心里服务自动发现功能的支持。
④ 数据层的水平扩展****
在数据量很大的情况下,数据层(缓存,数据库)涉及数据的水平扩展,
将原本存储在一台服务器上的数据(缓存,数据库)水平拆分到不同服务器上去,以达到扩充系统性能的目的。
一般有3种方式:
a单表按业务拆分,然后放到不同的服务节点的数据库去,同一个表跟进策略放在不同的库
b水平拆分扩展数据库性能,n个服务器上的数据没有交集,所有服务器上数据的并集是数据的全集
c通过主从同步读写分离扩展数据库性能,一套数据库,多个副本,理论上读性能扩充了n倍,写仍然是单点,写性能不变
(3) 总结****
互联网分层架构中,各层次水平扩展的实践又有所不同:
(1)反向代理层可以通过“DNS轮询”的方式来进行水平扩展;
(2)站点层可以通过nginx来进行水平扩展;
(3)服务层可以通过服务连接池来进行水平扩展;
(4)数据库可以按照数据范围,或者数据哈希的方式来进行水平扩展;
各层实施水平扩展后,能够通过增加服务器数量的方式来提升系统的性能,做到理论上的性能无限。