高可用高效能系統(七)狀態和無狀態

2021-04-19 08:50:50 字數 2541 閱讀 3370

關於狀態還是無狀態這2種伺服器架構,我在以前的一篇文章:《狀態和無狀態--2種伺服器架構之間的比較》http://blog.csdn.net /romandion/archive/2007/09/25/1800025.aspx   做了論述,也涉及到高可用高效能方面,現在想做一些補充。

一、核心區別

每個伺服器的架構,通常可以簡化為請求和應答的過程,狀態化和無狀態化的最核心區別在於,伺服器應答過程是否基於上次請求所構築的上下文環境。一般說來, 無狀態化架構基於請求所攜帶的資訊,如果請求所攜帶的資訊比較簡單,象http中表單,其實也可以將這部分狀態化架構歸於無狀態化架構。而狀態化架構的響 應則依賴於伺服器中的上下文環境,比如**交易系統中,要發起委託,則必須先登陸,否則資金、持倉等資訊都無法獲取。無狀態化架構也可以模擬狀態化結構, 比如在http中,可以攜帶cookie,或者是服務端的會話id,這種方式其實也是為服務端指定了上下文環境,實際上可以歸結到狀態化架構中。

二、請求遷移

無狀態化架構的響應條件完全基於請求所攜帶的內容,所以比較容易遷移,在發生錯誤的時候,由於發生錯誤節點並沒有儲存請求的上下文環境,所以由另外乙個節點來處理完全可能獲得相同的結果【

注意:是可能】, 而狀態化架構在發生錯誤時,其他節點可能無法構築相同的上下文環境,或者構築相同的環境代價巨大。我們可以看到無狀態摒棄了上下文依賴,「無官一身輕」的 自由,不過在請求攜帶會話id的應用中,並沒有這個自由。但我們也必須注意到,如果請求中包含資源的申請,那就不一定能夠獲取正確的結果了,比如檔案傳 輸。

狀態化架構如果不是儲存上下文資訊的節點失效,那麼實際上並不會造成影響。或者上下文環境能夠比較容易地被重新構建出來,那麼狀態架構完全可以獲取和無狀 態同樣的自由。這個情況在多數情況是比較困難的,比如在網路遊戲中,乙個角色的上下文環境可能包含很多角色資訊,裝備資訊以及其他雜七雜八的資料。不過, 我們可以採取幾種策略來達到這種效果。

1、儲存分割:乙個請求所需要的上下文環境即使再複雜,他在一次處理中不會同時用到。我們可以按照某種策略,將這個環境分割成多個單元,放在不同的地方。將不太容易發生變化的資料儲存到資料庫中,而將容易變化的資料和另外乙個節點同步。

2、增量日誌:將資料的變化過程轉化成增量日誌,當節點失效後,我們可以從失效點開始重構上下文。

3、狀態前置:在該節點之前,有個地方儲存可以重現上下文的狀態,該狀態可以移植到其他節點,重構上下文。

這種請求遷移不一定要在節點失效的情況下發生,而且很有可能是在負載過大的情況下發生。請求是否可以遷移是可用高效能系統的重要標記。狀態化架構在這樣處理之後,比較容易實現遷移,在負荷均衡方面作用就很大了。

三、實時響應

實時響應是伺服器對客戶端的響應時間小。在客戶端主動請求時,並不能看出這2種架構對響應時間的影響,因為同樣依賴於伺服器的處理能力。但當伺服器需要主 動推動客戶端處理時就不一樣了,比如**交易的風險類別的提示,這類計算多數是在服務端完成的,我們需要實時監控**的變化,當合約的**達到我們期望的 時候,需要馬上作出處理。這時候需要伺服器主動向監控者傳送資訊。

在狀態化架構中,我們可以從伺服器中儲存的上下文環境知道監控者在**,然後向他傳送訊息。但是在無狀態化架構中,伺服器中沒有任何監控者的訊息,只能等 監控者傳送請求時,向他傳送訊息,這是被動的處理方式。監控者在這種架構中只能採取定時的方式,如果在時間極度敏感的環境中,這個顯然是無法實現的,因為 時間間隔是無法跨越的鴻溝。

這種情況同樣會出現失效檢測中。無狀態化架構中,只能由客戶端傳送心跳請求,服務端被動地判斷。而在狀態化架構,伺服器把握更大的主動性,因為他可以主動地去監控客戶端。

四、資源儲存

不論哪種架構,只要他們涉及到對資源的訪問,那麼他們就面臨同樣的制約:資源儲存。在web/p2p中,主要是對檔案等靜態資源的訪問,這些資源沒有變 化,因此當請求被遷移時,可以獲取同樣的結果,這個過程對狀態化架構是同樣適用的。不過在資源儲存節點失效時,我們必須看到如果資源儲存不是在多個節點具 有相同的備份,哪種架構都沒招。

如果是訪問變化頻繁的動態資源時,狀態化架構比無狀態化架構更具優勢。因為狀態化架構對變化具有更強地感知能力,可以實現增量更新的操作。無狀態化架構只能讀取全部的資料,或者由其他服務來提供需要的資料。

曾經在**交易系統中實現風險控制級別的計算,這個演算法涉及到**資料,客戶的資金、持倉。**資料還好說,可是客戶的資金和持倉是在資料庫中的,對於風 控伺服器來說,沒法感知到他們的變化,乙個折中的辦法就是發個請求給資料庫,讓他從操作日誌中,解析出變化的資料再來更新本地的資料。其實這種方法對資料 庫來說是很為難的事情,但是對於無狀態架構來說,完全沒有辦法。

資源儲存和實時響應其實都涉及到變化的感知能力。當資源儲存失效時,重定向到正確的資源儲存點是最關鍵的問題。

五、長短連線

長短連線指的是連線的保持時間,一般說來,無狀態化架構傾向於短接連【如:http】或者無連線,而狀態化架構傾向於使用長連線。這是因為無狀態化結構沒有上下文關係,所以保持連線對他來說是沒有必要的;而狀態化架構往往需要連線來判斷上下文關係,同屬於乙個連線的前後2個請求就屬於同乙個上下文的請求。

這種關係的判斷主要應用於tcp/ip的時候,如果在虛擬網中,這種關係會被模糊掉。 因為在虛擬網中,客戶端極有可能是長連線在路由服務中的,但他傳送的請求被路由服務**到不同的服務節點,這時候,極有可能是無狀態化架構。不過長連線對狀態化架構支援得更好,畢竟長連線容易標識上下文環境。

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