八種架構設計模式及其優缺點概述 下

2021-09-08 15:08:26 字數 3987 閱讀 8846

在上篇文章中,介紹了八種架構設計模式中的三種,既:查詢分離模式、微服務模式、多級快取模式

彈性伸縮模式多機房模式

1. 分庫分表模式

這種模式主要解決單錶寫入、讀取、儲存壓力過大,從而導致業務緩慢甚至超時,交易失敗,容量不夠的問題。一般有水平切分和垂直切分兩種,這裡主要介紹水平切分。這個模式也是技術架構迭代演進過程中的必經之路。

這種模式的一般設計見下圖:

如上圖所示紅色部分,把一張表分到了幾個不同的庫中,從而分擔壓力。是不是很籠統?哈哈,那我們接下來就詳細的講解一下。首先澄清幾個概念,如下:

主機:硬體,指一台物理機,或者虛擬機器,有自己的cpu,記憶體,硬碟等。

例項:資料庫例項,如乙個mysql服務程序。乙個主機可以有多個例項,不同的例項有不同的程序,監聽不同的埠。

:指表的集合,如學校庫,可能包含教師表、學生表、食堂表等等,這些表在乙個庫中。乙個例項中可以有多個庫。庫與庫之間用庫名來區分。

:庫中的表,不必多說,不懂的就不用往下看了,不解釋。

那麼怎麼把單錶分散呢?到底怎麼個分發呢?分發到**呢?以下是幾個工作中的實踐,分享一下:

主機:這是最主要的也是最重要的點,本質上分庫分表是因為計算與儲存資源不夠導致的,而這種資源主要是由物理機,主機提供的,所以在這裡分是最基本的,畢竟沒有可用的計算資源,怎麼分效果都不是太好的。

例項:例項控制著連線數,同時受os限制,cpu、記憶體、硬碟、網路io也會受間接影響。會出現熱例項的現象,即:有些例項特別忙,有些例項非常的空閒。乙個典型的現象是:由於單錶反應慢,導致連線池被打滿,所有其他的業務都受影響了。這時候,把表分到不同的例項是有一些效果的。

庫:一般是由於單庫中最大單錶數量的限制,才採取分庫。

表:單錶壓力過大,索引量大,容量大,單錶的鎖。據以上,把單錶水平切分成不同的表。

大型應用中,都是一台主機上只有乙個例項,乙個例項中只有乙個庫,庫==例項==主機,所以才有了分庫分表這個簡稱。

既然知道了基本理論,那麼具體是怎麼做的呢?邏輯是怎麼跑的呢?接下來以乙個例子來講解一下。

這個需求很簡單,使用者表(user),單錶資料量1億,查詢、插入、儲存都出現了問題,怎麼辦呢?

首先,分析問題,這個明顯是由於資料量太大了而導致的問題。

其次,設計方案,可以分為10個庫,這樣每個庫的資料量就降到了1kw,單錶1kw資料量還是有些大,而且不利於以後量的增長,所以每個庫再分100個表,這個每個單錶資料量就為10w了,對於查詢、索引更新、單錶檔案大小、開啟速度,都有一些益處。接下來,給it部門打**,要10臺物理機,擴充套件資料庫......

最後,邏輯實現,這裡應該是最有學問的地方。首先是寫入資料,需要知道寫到哪個分庫分表中,讀也是一樣的,所以,需要有個請求路由層,負責把請求分發、轉換到不同的庫表中,一般有路由規則的概念。

怎麼樣,簡單吧?哈哈,too 那義務。說說這個模式的問題,主要是帶來了事務上的問題,因為分庫分表,事務完成不了,而分布式事務又太笨重,所以這裡需要有一定的策略,保證在這種情況下事務能夠完成。採取的策略如:最終一致性、複製、特殊設計等。再有就是業務**的改造,一些關聯查詢要改造,一些單錶orderby的問題需要特殊處理,也包括groupby語句,如何解決這些***不是一句兩句能說清楚的,以後有時間,我單獨講講這些。

該總結一下這種模式的優缺點的了,如下:

優點:減少資料庫單錶的壓力。

缺點:事務保證困難、業務邏輯需要做大量改造。

2. 彈性伸縮模式

這種模式主要解決突發流量的到來,導致無法橫向擴充套件或者橫向擴充套件太慢,進而影響業務,全站崩潰的問題。這個模式是一種相對來說比較高階的技術,也是各個大公司目前都在研究、試用的技術。截至今日,有這種思想的架構師就已經是很不錯了,能夠拿到較高薪資,更別提那些已經實踐過的,甚至實現了底層系統的那些,所以,你懂得......

這種模式的一般設計見下圖:

如上圖所示,多了乙個彈性伸縮服務,用來動態的增加、減少例項。原理上非常簡單,但是這個模式到底解決什麼問題呢?先說說由來和意義。

每年的雙11、六一八或者一些大促到來之前,我們都會為大流量的到來做以下幾個方面的工作:

提前準備10倍甚至更多的機器,即使用不上也要放在那裡備著,以防萬一。這樣浪費了大量的資源。

每台機器配置、除錯、引流,以便讓所有的機器都可用。這樣浪費了大量的人力、物力,更容易出錯。

如果機器準備不充分,那麼還要加班加點的重複上面的工作。這樣做特別容易出錯,引來領導的不滿,沒時間回家陪老婆,然後你的老婆就......(自己想)

在雙十一之後,我們還要人工做縮容,非常的辛苦。一般一年中會有多次**,那麼我們就會一直這樣,實在是煩!

最嚴重的,突然間的大流量爆發,會讓我們觸不及防,半夜起來擴容是在正常不過的事情,為此,我們偷懶起來,要更多的機器備著,也就出現了大量的cpu利用率為1%的機器。

我相信,如果你是老闆一定很震驚吧!!!

哈哈,那麼如何改變這種情況呢?請接著看

為此,首先把所有的計算資源整合成資源池的概念,然後通過一些策略、監控、服務,動態的從資源池中獲取資源,用完後在放回到池子中,供其他系統使用。

該總結一下這種模式的優缺點的了,如下:

優點:彈性、隨需計算,充分優化企業計算資源。

缺點:應用要從架構層做到可橫向擴充套件化改造、依賴的底層配套比較多,對技術水平、實力、應用規模要求較高。

3. 多機房模式

這種模式主要解決不同地區高效能、高可用的問題。

隨著應用使用者不斷的增加,使用者群體分布在全球各地,如果把伺服器部署在乙個地方,乙個機房,比如北京,那麼美國的使用者使用應用的時候就會特別慢,因為每乙個請求都需要通過海底光纜走上個那麼一秒鐘(預估)左右,這樣對使用者體驗及其不好。怎麼辦?使用多機房部署。

這種模式的一般設計見下圖:

如上圖所示,乙個典型的使用者請求流程如下:

使用者請求乙個鏈結a

通過dns智慧型解析到離使用者最近的機房b

使用b機房服務鏈結a

是不是覺得很簡單,沒啥?其實這裡面的問題沒有表面這麼簡單,下面一一道來。

首先是資料同步問題,在中國產生的資料要同步到美國,美國的也一樣,資料同步就會涉及資料版本、一致性、更新丟棄、刪除等問題。

其次是一地多機房的請求路由問題,典型的是如上圖,中國的北京機房和杭州機房,如果北京機房掛了,那麼要能夠通過路由把所有發往北京機房的請求**到杭州機房。異地也存在這個問題。

所以,多機房模式,也就是異地多活並不是那麼的簡單,這裡只是起了個頭,具體的有哪些坑,會在另一篇文章中介紹。

該總結一下這種模式的優缺點的了,如下:

優點:高可用、高效能、異地多活。

缺點:資料同步、資料一致性、請求路由。

呵呵,至此,整個關於八種架構設計模式及其優缺點概述就介紹完了,大約1w字左右。最後,我想說的是沒有銀彈、靈活運用,共勉!

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