架构初探 - 谁动了我的蛋糕 | 青训营笔记

热心员工小趙
65 阅读5分钟

这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第13天！

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

通俗来说实现一个软件有很多种方法，架构在方法选择上起着至关重要的指导作用

单机

软件系统需要具备对外提供服务，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

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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

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垂直应用架构：按应用垂直切分的单体

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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

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微服务架构：SOA的去中心化演进方向

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企业级后端架构剖析

云计算

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数据分析和存储的基石。

基础：

  • 虚拟化技术（整租|合租）
  • 编排方案（业主|租赁平台）

架构：

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

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。 image.png 弹性资源类型：

  • 服务资源调度
  • 计算资源调度
  • 消息队列

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
  • 结合自动化流程,提高软件开发、交付效率

微服务架构

通信标准：

  • HTTP
  • RPC

image.png 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

  • 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

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相比较于RPC/HTTP框架，异构系统治理统一化，与业务进程解耦,生命周期易管理

企业级后端架构挑战

挑战

  • 基础设施层面
    • 物理资源有限 机器|带宽
    • 资源利用率受制于部署服务
  • 用户层面
    • 网络通信开销大
    • 网络抖动导致运维成本提高
    • 易购环境下，不同实例资源水位不均

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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

在线业务的特点：

  • IO密集型为主
  • 潮汐性，实时性

离线业务的特点：

  • 计算密集型占多数
  • 非实时性

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自动扩缩容

自动扩缩容利用在线业务潮汐性来实现

核心收益：降低业务成本

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微服务亲和性部署

  • 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

核心受益：

  • 降低业务成本
  • 提高服务可用性

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流量治理

基于微服务中间件&服务网格的流量治理

  • 熔断、重试
  • 单元化
  • 复杂环境(功能、预览）的流量调度

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

CPU水位负载均衡

  • IaaS 提供资源探针
  • 服务网格 动态负载均衡

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

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后端架构实战

问题

CPU水位负载均衡,应该如何设计?

  1. 需要哪些输入?
  2. 设计时需要考虑哪些关键点?

输入：

  • 服务网格数据面
    • 支持带权重的负载均衡策略
  • 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
    • 书切里资信息（如 CPU型号)

关键点：

  • 紧急回滚能力
  • 大规模
  • 极端场景

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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

优点：

  • 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

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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

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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：

  • 时序数据库压力较大
  • 动态权重决策中心职责越来越多

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自适应动态权重Release

演进方向：

  • 微服务化
  • 引入消息队列削峰、解耦
  • 离在线链路切分
  • 梳理强弱依赖

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总结

  1. 没有最好的架构，只有最合适的架构

  2. 如何做架构设计

    • 需求先行。弄清楚要解决什么问题
    • 业界调研。业界都有哪些解决方案可供参考
    • 技术选型。内部/社区都有哪些基础组件
    • 异常情况。考虑清楚xxx不行了怎么办

  3. 架构与工程师成长

    • 技术经理
    • 架构师
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