这是我参与「第五届青训营 」笔记创作活动的第7天

重点内容

1. 什么是架构
2. 企业级后端架构解析
3. 企业级后端架构的挑战
4. 后端架构实战

知识点介绍

什么是架构

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

• 地基没打好，大厦容易倒
• 地基坚实了，大厦才能盖的高
• 站在巨人的肩膀上，才能看得远

单机

​ 软件系统需要具备对外提供服务的能力，单机，就是把所有功能都实现在一个进程里，并部署在一台机器上

• 优点
  • 简单
• 问题
  • C10K problem
  • 运维需要停服

单体、垂直应用|垂直切分

单体架构：分布式部署

垂直应用架构：按应用垂直切分的单体

• 优点
  • 水平扩容
  • 运维不需要停服
• 问题
  • 职责太多，开发效率不高
  • 爆炸半径大

SOA、微服务|水平切分

​ SOA(Service-Oriented Architecture)

1. 将应用的不同功能单元抽象为服务

2. 定义服务之间的通信标准

   微服务架构：SOA 的去中心化演进方式

• 问题
  • 数据一致性
  • 高可用
  • 治理
  • 解耦 vs 过微

企业级后端架构剖析

云计算

​ 是指通过软件自动化管理，提供计算资源的服务网络，是现代互联网大规模熟悉分析和存储的基石。

• 基础
  • 虚拟化技术
  • 编排方案
• 架构
  • Iaas
  • Paas
  • SaaS
  • FaaS

云原生

​ 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性。

• 弹性资源

  • 虚拟化容器
  • 快速扩缩容

• DevOps

  • 敏捷开发
  • CI/CD

• 微服务架构

  • 业务功能单元解耦
  • 统一的通信标准

• 服务网络

  • 业务与治理解构
  • 异构系统的治理统一化
  • 复杂治理能力

  企业级后端架构的挑战

问题

• 挑战
  • 物理资源是有限的
    • 机器
    • 带宽
  • 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

​ 核心收益

• 降低物理资源成本

• 提供更多的弹性资源，增加收入

  解决思路：离在线资源并池

• 在线业务的特点

  • IO 密集型为主
  • 潮汐性、实时性

• 离线业务特点

  • 计算密集型占多数
  • 非实时性

自动扩缩容

​ 核心收益

• 降低业务成本

​ 解决思路

• 利用在线业务潮汐性自动扩缩容

微服务亲和性部署

​ 核心收益

• 减低业务成本
• 提高服务可用性

​ 解决思路

• 将满足亲和性条件的容器调度到一台宿主机
• 微服务中间件与服务网格通过共享内存通信
• 服务网格控制面实时灵活、动态的流量调度

流量治理

​ 核心收益

• 提高微服务调用容错性
• 容灾
• 进一步提高开发效率，DevOps发挥到极致

​ 解决思路

• 熔断、重试
• 单元化
• 复杂环境（功能、预览）的流量调度

CPU 水位负载均衡

​ 核心收益

• 打平异构环境算力差异
• 为自动扩缩容提供正向输入

​ 解决思路

• Iaas
  • 提供资源探针
• 服务网格
  • 动态复杂均衡

后端架构实战

问题提炼

​ 输入

• 服务网格数据面
  • 支持带权重的复杂均衡策略
• 注册中心存储了所有容器的权重信息
• 宿主机能提供
  • 容器的资源使用情况
  • 物理资源信息（如CPU型号）

​ 关键点

• 紧急回滚能力
• 大规模
• 极端场景

自适应静态权重

​ 方案

• 采集宿主机物理资源信息
• 调整容器注册的权重

​ 优势

• 复杂度低
• 完全分布式，可用性高
• 微服务中间件无适配成本

​ 缺点

• 无紧急回滚能力
• 缺乏运行时自适应能力

自适应动态权重 Alpha

​ 方案

• 容器动态权重的自适应调整
• 服务网格的服务发现 & 流量调度能力

​ 演进方向

• 解决无法紧急回滚的问题
• 运行时权重自适应

​ 缺点

• 过度流量倾斜可能会有异常情况

自适应动态权重 Beta

​ 方案

• 服务网格上报RPC指标

​ 演进方向

• 极端场景的处理成为可能

​ 缺点

• 时许数据库压力较大
• 动态权重决策中心职责越来越多，迭代 -> 变更 -> 风险

作业