架构初探（一） | 青训营笔记

这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 10 天。

一、本堂课重点内容：

• 1. 什么是架构
• 2. 企业级后端架构剖析
• 3. 企业级后端架构挑战
• 4. 后端架构实战

二、详细知识点介绍：

• 什么是架构 - 又称软件架构，是有关软件整体结构和组件的抽象描述 - 用于指导软件系统各个方面的设计

  • 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。了解下 c10k 问题
  • 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
  • 小结
    • 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
      • 编排方案编排方案
    • 云计算架构：
      • 云服务
        • aaS - 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，它是云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
        • 在云原生的大背景下，不论是计算资源还是存储资源，他们都像是服务一样供用户使用。
      • 微服务架构
        • 微服务架构下，服务之间的通讯标准是基于协议而不是 ESB 的。
          • HTTP - H1/H2
          • RPC - Apache Thrift/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
      • DevOps
      • 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

三、课后个人总结：

• 好好学习 天天向上