架构初探——谁动了我的蛋糕|青训营笔记

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这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第8篇笔记

前言

最近的课程涉及的知识比较庞杂、又是临近期末,前面网络相关的笔记都尚未完成写作,后续会尽力补上。

课程资料

课程视频:live.juejin.cn/4354/yc_cak…

课程手册:juejin.cn/post/709818…

课程PPT:bytedance.feishu.cn/file/boxcne…

架构演进

单机架构

问题:C10K problem(如何处理10k个客户端的连接,单机瓶颈),运维需要停服

基于C10K问题,从纯网络编程技术的角度处理单机高并发访问的问题的方案经历了(阻塞IO、select(IO多路复用)、pollepoll的演进),这里给出知乎的系列章讲述epoll的大致原理:zhuanlan.zhihu.com/p/64746509

关于sokcet编程,在大致了解流程之后,推荐阅读 《Linux-UNIX系统编程手册》 下册中讲socket通信的部分(意外的适合小白阅读)、 《TCP/IP网络编程》 这本书也可以大致浏览,比起大黑书来说,更适合入门网络编程。

单体架构 & 垂直应用架构

单体架构将单机架构做了水平扩容,部署在多台机器上;垂直扩容则在单体架构的基础上,先将其按照业务拆分,以业务为单位,部署在多台机器上(先垂直拆,再水平扩)。

SOA(Service Oriented Architecture)& 微服务

将进程按照的不同功能单元抽象为服务,进一步拆分,定义服务之间的通信标准

问题:数据一致性、服务之间通信、容灾、运维成本高

企业级后端架构剖析

云计算

  • 基础

    • 虚拟化(Docker)
    • 编排(k8s)
  • 云服务

    • IaaS - 云基础设施,对底层硬件资源池的抽象
    • PaaS - 基于资源池抽象,对上层提供的弹性资源平台
    • SaaS - 基于弹性资源平台构建的云服务
    • FaaS - 更轻量级的函数服务。好比 LeetCode 等 OJ,刷题时只需要实现函数,不需要关注输入输出流

云原生

  • 弹性资源(可扩容缩容)

    • 弹性计算资源调度:

      • 在线计算—互联网后端服务
      • 离线计算—大数据分析
    • 弹性存储资源:

      • 经典

        • 对象存储(视频、图片、CDN技术)
        • 大数据存储(日志、数据挖掘)
      • 关系型数据库

      • 元数据(数据量不大,但是应用场景很多)

      • NoSQL(KV存储Redis、文档存储 Mongo

  • 微服务架构

    • 业务功能单元解耦

    • 统一的通信标准

      HTTP通信协议往往选择JSON其可读性更好,方便调试,所以下图中服务的接入都是从HTTP请求发起,来源可能是各种客户端,而经过Gateway之后则使用rpc通信,因为其序列化协议往往有着更好的压缩率,如pbthrift。并且rpc中间件往往集成了丰富的服务治理能力:熔断、降级、超时等

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  • DevOps(更快驱动软件开发生命周期轮转)

    • 敏捷开发
    • CI/CD(可以了解一下jenkis

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企业级后端架构的挑战

基础设施

  • 物理资源有限
  • 资源利用率

用户层面

  • 微服务之间网络通信开销大
  • 网络抖动导致运维成本高
  • 异构环境下,不同实例资源水位不均,如何合理分配资源

一些解决方案

  • 离/在线资源并池(在线业务分时潮汐特性)
  • 微服务亲和性部署(调用关系紧密的服务部署在一台机器上,使用IPC代替RPC
  • 流量治理(微服务中间件&服务网格的流量治理)
  • 屏蔽异构环境的算力差距(CPU水位负载均衡)

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小结

笔记内容较为提纲挈领,课程帮助我们开阔了后端架构的视野,但这部分的知识也着实需要结合实践去消化,目前于我来说难度较大,确实只能说是初探架构。