这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第6篇笔记
什么是架构
架构定义
架构，又称软件架构：
- 是有关软件整体结构与组件的抽象描述
- 用于指导软件系统各个方面的设计
架构的重要性
我们都知道，地基对于一栋楼房的主要性，架构对于一个软件的重要性也是类似的：
- 架构没设计好，软件容易崩，用户体验上不去。最终要么重构，要么放弃
- 架构设计好了，软件的稳定性上去了，用户体验高了，口碑一点点就打造出来了
- 良好的架构基础，也为软件的未来发展提供了更多的可能。为用户赋能，实现自身价值
单机架构
All in one，所有的东西都在一个进程里，部署在一个机器上。
优点：
- 简单
缺点：
- 运维需要停服，用户体验较差
- 承载能力有限。
单体架构
在单机架构的基础上，将进程部署到多个机器上。
优点：
- 具备水平扩容能力
- 运维不需要停服
缺点：
- 后端进程职责太多，越来越臃肿
- 爆炸半径较大，进程中一个很小的模块出现问题，都可能导致整个进程崩溃
垂直应用架构
在单机架构基础上，将进程按照某种依据切分开。比如，A 软件和 B 软件的后端原先采用单机架构部署，那就是一个进程部署在多个机器上；如果用垂直应用架构，可以将 A 和 B 的后端拆分为 A、B 两个进程，然后再按照单体模式的思路，部署在多个机器上。
优点：
- 一定程度上减少了后端进程职责
- 一定程度上缩小爆炸半径
缺点：
- 没有根本解决单体架构的问题
SOA (面向服务架构)
SOA 架构中，服务为一等公民，将进程按照不同的功能单元进行抽象，拆分为『服务』。有了服务之后，SOA 还为服务之间的通信定义了标准，保证各个服务之间通讯体验的一致性。
优点：
- 各服务的职责更清晰
- 运维粒度减小到服务，爆炸半径可控
缺点：
- ESB (企业服务总线) 往往需要一整套解决方案
微服务
在 SOA 架构中，ESB 起到了至关重要的作用。但从架构拓扑来看，它更像是一个集中式的模块。有一个 SOA 分布式演进的分支，最终的形态便是微服务。
优点：
- 兼具 SOA 解决的问题
- 服务间的通信更敏捷、灵活
缺点：
- 运维成本
- 架构演进的初衷：满足软件迭代诉求，提高迭代效率
- 架构演进的思路：垂直切分——分布式，水平切分——分层/模块化
企业级后端架构剖析
云计算
云计算基础：
-
虚拟化技术(整租或者合租)
- 硬件层面（VM 虚拟机）- KVM/Xen/VMware
- 操作系统层面（Container 容器）- LCX/Docker/Kata Container
- 网络层面 - Linux Bridge/Open v Switch
-
编排方案(业主或者租赁平台)
- VM - OpenStack/VMWare Workstation
- Container - Kubernetes/Docker Swarm
云计算架构：
-
云服务
- IaaS - 云基础设施，对底层硬件资源池的抽象(买房子还是房屋租赁平台)
- PaaS - 基于资源池抽象，对上层提供的弹性资源平台(清包还是全包)
- SaaS - 基于弹性资源平台构建的云服务(从零培训还是雇佣培训过的师傅)
- 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(纯手工还是蛋糕批量生产)
-
云部署模式（拓展）
- 私有云 - 企业自用
- 公有云 - AWS/Azure/Google Cloud/Huawei
- 混合云
云原生
云原生，实际是云原生（计算）的简称，它是元计算发展到现在的一种形态。
云原生技术为组织（公司）在公有云、自由云、混合云等新型的动态环境中，构建和运行可弹性拓展的应用提供了可能。 它的代表技术：
- 弹性资源
- 微服务架构
- DevOps
- 服务网格
弹性资源
基于虚拟化技术，提供的可以快速扩缩容的能力。可以分为弹性计算资源和弹性存储资源两个方面。
弹性计算资源：
-
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。Map-Reduce/Spark/Flinnk
-
消息队列
- 在线队列 - 削峰、解耦
- 离线队列 - 结合数据分析的一整套方案，如 ELK
弹性存储资源：
-
经典存储
- 对象存储 - 视频、图片等。结合 CDN 等技术，可以为应用提供丰富的多媒体能力
- 大数据存储 - 应用日志、用户数据等。结合数据挖掘、机器学习等技术，提高应用的体验
- 关系型数据库
-
元数据
- 服务发现
-
NoSQL
- KV 存储 - Redis
- 文档存储 - Mongo
将存储资源当成服务一样
DevOps
DevOps是云原生时代软件交付的利器，贯穿整个软件开发周期
微服务架构
通信标准
- HTTP(RESTful API)
- RPC(Thrif,gRPC)
如何在 HTTP 和 RPC 之间选择？
- 性能 - RPC 协议往往具备较好的压缩率，性能较高。如 Thrift, Protocol Buffers
- 服务治理 - RPC 中间件往往集成了丰富的服务治理能力。如 熔断、降级、超时等
- 可解释性 - HTTP 通信的协议往往首选 JSON，可解释性、可调试性更好
云原生场景下，微服务大可不必在业务逻辑中实现符合通信标准的交互逻辑，而是交给框架来做
服务网格
什么是服务网格？
- 微服务之间通讯的中间层
- 一个高性能的 4 层网络代理
- 将流量层面的逻辑与业务进程解耦
没有什么是加一层代理解决不了的问题，服务网格相比较于 RPC/HTTP 框架：
- 实现了异构系统治理体验的统一化
- 服务网格的数据平面代理与业务进程采取进程间通信的模式，使得流量相关的逻辑（包含治理）与业务进程解耦，生命周期也更容易管理
企业级后端架构的挑战
挑战
基础设施层面：
- 物理资源是有限的比如机器和宽带
- 资源利用率受制于部署服务
用户层面：
- 网络通信开销较大
- 网络抖动导致运维成本提高
- 异构环境下，不同实例资源水位不均
离在线资源并池
考虑到在线业务的潮汐性，物理资源的用量不是一成不变的。离在线资源并池，可以：
- 提高物理资源利用率
- 提供更多的弹性资源
自动扩缩容
核心收益：降低业务成本
利用在线业务潮汐性自动扩缩容
微服务亲合性部署
微服务之间的通信成本较高，是否可以：
- 形态上是微服务架构
- 通信上是单体架构
亲合性部署，通过将微服务调用形态与资源调度系统结合，将一些调用关系紧密、通信量大的服务部署在同一个机器上，并且使用 IPC 代替 RPC 的方式，降低网络通信带来的开销
