架构初探-谁动了我的蛋糕 | 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 9 天

架构初探-谁动了我的蛋糕 | 青训营笔记

1. 什么是架构

1.1 架构的定义

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

1.2 单机架构

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

1.3 单体|垂直应用架构

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

1.4 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的去中心化演进方向

问题：

• 数据一致性
• 高可用性
• 治理
• 解耦 VS 过微

2. 企业级后端架构剖析

2.1 云计算

云计算：指通过软件自动化管理，提供计算资源的服务网站，是现代互联网大规模数据分析和存储的基石。

基础：

• 虚拟化技术
• 编排方案

架构：

• IaaS（Infrastructure as a Service）
• PaaS（Platform as a Service）
• SaaS（Software as a Service）
• FaaS（Function as a Service）

2.2 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。

1. 弹性资源

• 弹性计算资源类型
  • 服务资源调度
    • 微服务
    • 大服务
  • 计算资源调度
    • 在线
    • 离线
  • 消息队列
    • 在线：削峰、解耦
    • 离线：大数据分析
• 弹性存储资源类型
  • 经典
  • 关系型数据库
  • 元数据
  • NoSQL

2. 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。能结合自动化流程，提高软件开发、交付效率。

3. 微服务架构

   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。该架构下，通用的两类通信标准为HTTP（RESTFul API）和RPC（Thrift. gRPC）。

4. 服务网格

   服务网格（Service Mesh）

   • 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

   网格服务相比较于RPC/HTTP框架，优点如下：

   • 异构系统治理统一化
   • 与业务进程解耦，生命周期易管理

3. 企业级后端架构的挑战

3.1 挑战

• 基础设施层面
  • 物理资源是有限的（如机器、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

3.2 解决思路

1. 结合在线业务和离线业务的特点，可使用离在线资源并池：

• 降低物理资源成本
• 提供更多的弹性资源，增加收入

在线业务特点：

• 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

2. 同时利用在线业务潮汐性自动扩缩容，可降低业务成本。
3. 可使用微服务亲合性部署降低业务成本，提高服务可用性。
   • 将满足亲合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
   • 服务网格控制面实施灵活、动态的流量调度
4. 使用流量治理提高微服务调用容错性、提高容灾能力、进一步提高开发效率，将DevOps发挥到极致
   • 熔断、重试
   • 单元化
   • 复杂环境（功能、预览）的流量调度
5. 使用CPU水位负载均衡打平异构环境算力差异，为自动扩缩容提供正向输入
   • IaaS：提供资源探针
   • 服务网格：动态负载均衡