架构初探之谁动了我的蛋糕 | 青训营笔记

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01 什么是架构

单机

单体、垂直应用 - 垂直切分

SOA、微服务 - 水平切分

02 企业级后端架构剖析

云计算

IaaS - PaaS - SaaS - FaaS

云原生

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弹性资源:

  • 计算资源:服务资源调度、计算资源调度、消息队列
  • 存储资源:经典(对象、大数据)、关系型数据库、元数据、NoSQL

Devops

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微服务架构

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服务网格

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03 企业级后端架构的挑战

挑战

  • 基础设施层面
    • 物理资源是有限的(机器、带宽)
    • 资源利用率受限于部署服务
  • 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,不同示例资源水位不均

解决方案:离在线资源并池

核心受益

  • 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

  • 计算密集型占大多数
  • 非实时性

解决方案: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

解决方案: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

  • 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

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解决方案: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: 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

解决方案: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

  • laaS - 提供资源探针
  • 服务网格 - 动态负载均衡

04 后端架构实战

问题背景:CPU水位负载均衡,应该如何设计?

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

自适应静态权重

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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

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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

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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

自适应动态权重 Release

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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