入门GO语言-Go 企业级后端架构剖析 | 青训笔记

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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 12 天

入门GO语言-Go 企业级后端架构剖析

企业级后端架构剖析–背景

兰师傅蛋糕店经过3年的蓬勃发展，积累了良好的口碑和用户基础，接下来，需要扩大规模

  • 店面怎么盘:
    • 买
    • 租
  • 师傅怎么招:
    • 兰师傅全家出马
    • 招培训班出身的
  • 是否继续坚持纯手工制作?
  • 规模大了之后,工作重心应该是?
    • 精进蛋糕制作收益
    • 蛋糕店重点方向梳理&未来规划

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熟悉分析和存储的基石。

基础

  • 虚拟化技术–整租vs合租
  • 编排方案-业主vs租赁平台 架构
  • laaS (lnfrastructure as a Service）
    • 买房子vs 房屋租赁平台
  • PaaS(latform as a Service)
    • 清包vs全包
  • SaaS (Software as a Service)
    • 从零培训vs雇佣培训过的师傅
  • Faas (Function as a Service)
    • 纯手工制作vs蛋糕机批量生产

企业级后端架构剖析–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。
graph LR
A[云原生Cloud Native] --> B[弹性资源:虚拟化容器-快速扩缩容]
A[云原生Cloud Native] --> C[微服务架构:-业务功能单元解耦-统一的通信标准]
A[云原生Cloud Native] --> D[DevOps:敏捷开发-CVCD]
A[云原生Cloud Native] --> E[服务网格:业务与治理解构-异构系统的治理统一化-复杂治理能力]

企业级后端架构剖析–云原生之弹性计算资源

弹性计算资源类型

  • 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

企业级后端架构剖析–云原生之弹性存储资源

弹性存储资源类型

  • 经典
    • 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
    • KV:来个xx蛋糕 总结:将存储资源当成服务一样

企业级后端架构剖析–云原生之DevOps

  • Dev0ps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

企业级后端架构剖析–云原生微服务架构

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

企业级后端架构剖析–云原生之服务网格

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 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

企业级后端架构剖析–云原生蛋糕店

企业级蛋糕店架构

  • 售卖
  • 蛋糕制作(肉松、慕斯)
  • 会员激励
  • 满意度分析研发新品

企业级后端架构的挑战–问题

挑战

  • 基础设施层面
    • 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

企业级后端架构的挑战–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
  • 离线业务的特点
    • 计算密集型占多数·非实时性

企业级后端架构的挑战–自动扩缩容

核心收益

  • 降低业务成本 解决思路
  • 自动扩缩容
  • 利用在线业务潮汐性自动扩缩容

企业级后端架构的挑战–微服务亲合性部署

核心收益

  • 降低业务成本
  • 提高服务可用性 解决思路:微服务亲合性部署
  • 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

企业级后端架构的挑战–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，Dev0ps发挥到极致 解决思路: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

企业级后端架构的挑战–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:CPU水位负载均衡
  • IaaS
  • 提供资源探针
  • 服务网格
  • 动态负载均衡

后端架构实战

后端架构实战–问题背景

兰师傅蛋糕店也碰到了类似的问题

  • 不同师傅干活的效率差距较大
  • 有些师傅希望:能者多劳多挣 在这个背景下，继续像之前一样为每个师傅分配完全相同的工作，会引起他们的不满。。。 回到03最后的挑战—— 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?

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
    • 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 image.png

后端架构实战–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

image.png

后端架构实战–自适应动态权 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 image.png

后端架构实战–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，迭代-→变更-→风险 image.png

后端架构实战–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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