架构初探 | 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 3 天

什么是架构

  • 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
    • 架构之于软件,就像地基之于房子
  • 架构的演进初衷:好比做蛋糕

    • 需求量越来越大,终归要增加人手
    • 越做越复杂,终归要分工合作

垂直切分--分布式

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

水平切分-- 分层/模块化

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

企业级后端架构剖析

云计算

云原生

云原生(计算)为组织(或公司)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。代表技术:容器化,服务网格,微服务,不可变基础架构,声明式API

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弹性资源

  • 基于虚拟化容器以及灵活的编排调度机制,可以为云服务提供快速扩容能力,而且极大程度地提高了物理资源地利用率。Kubernetes技术已经成为业界标准。

  • 弹性计算资源

    • 服务资源调度
      • 微服务:和面,雕花
      • 大服务:烤箱
    • 计算资源调度
      • 在线:热销榜单
      • 离线:热销榜单更新
    • 消息队列
      • 在线:削峰,解耦
      • 离线:大数据分析
  • 弹性存储资源

    • 将存储资源当作服务使用
      • 对象:宣传视频
      • 大数据:用户消费记录
    • 关系型数据库
      • 收银记录
    • 元数据
      • 服务发现:蛋糕店通讯录
    • NoSQL:如KV

微服务架构

将庞大的单体服务按照业务功能解耦就开来,使得云服务具备了快速迭代的可能,业务迅速发展。

统一的通信标准使得越来越多的组件加入到云原生的大家庭中,同时也使得各组件之间的交互变得更容易。

通信标准:

  • HTTP(RESTful API)
  • RPC(Thrift, gRPC)

微服务中间件RPC vs HTTP

  • 性能
  • 服务治理
  • 协议可解释性

云原生场景下,微服务不必再业务逻辑中实现符合通信标准的交互式逻辑,而是交给框架来做。

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DevOps

DevOps 是开发 (Dev) 和运营 (Ops) 的复合词,是一组过程、方法与系统的统称,开发(Development)、测试(QA)、运维(Operations)这三个领域的合并。自动化的流程使得软件的工作流程更加高效,将微服务架构的优势发挥的淋漓尽致。

DevOps是敏捷开发方法的推广和实施,是CI/CD思想的延伸,现在几乎已经成为了软件工程的代名词。

CI 持续集成,CD 持续交付/部署,CI/CD 其实就是一个流程(通常形象地表述为管道),用于实现应用开发中的高度持续自动化和持续监控。

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服务网格

Service Mesh(服务网格)

  • 微服务之间通讯的中间层
  • 高性能网络代理
  • 业务代码与治理解耦

相较于RPC/HTTP框架优点:

  • 异构系统治理统一化,使得复杂的治理能力的落地成为可能
  • 与业务进程解耦,生命周期易管理

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企业级后端架构挑战

离在线资源并池

自动扩缩容

微服务亲和性部署

流量治理

CPU水位负载均衡

后端架构实战