BAT/TMD大厂单元化架构设计衍变之路分享

• 随着大型互联网公司业务的多元化发展，就拿滴滴、美团等大厂来讲，如滴滴打车、单车、外卖、酒店、旅行、金融等业务持续高速增长，单个大型分布式体系的集群，通过加机器+集群内部拆分（kv、mq、Mysql等），虽然具备了一定的可扩展性。但是，随着业务量的进一步增长，这个集群规模琢渐变的巨大，从而一定会在某个点达到瓶颈，无法满足扩展性需要，并且大集群内核服务出现问题，会影响全网所有用户。

• 以滴滴打车、美团外卖举例来说：
  打车业务体量巨大，尤其在早晚高峰期。全年订单量已越10亿。
  外卖业务体量庞大，目前单量突破1700w/天，对应如此庞大的单个大型分布式集群，会面临一下问题：

  1. 容灾问题
  2. 资源扩展性问题
  3. 大集群拆分问

• 容灾问题
  核心服务（比如订单服务）挂掉，会影影响全网所有的用户，导致整个业务不可用；
  数据库主库集中在一个IDC，主机房挂掉，会影响全网所有用户，整个业务无法快速切换和恢复

• 资源扩展问题
  单IDC的资源（机器、网络带宽等）已经没法满足，扩展IDC时，存在跨机房访问延时问题（增加异地机房，时延问题严重）；
  数据库主库单点，连接数有限，不能支持应用程序的持续发展；

• 大集群拆分问题
  核心问题：分布式集群规模扩大后，会响应的带来资源扩展、大集群拆分以及容灾问题
  所有处于对业务扩展性以及容灾需求的考虑，我们需要一套从底层架构彻底解决问题的方案，业界主流解决方案：

SET单元化架构方案（阿里、支付宝、饿了么、微信等）

• 同城 "双活" 架构介绍
  目前很多大型互联网公司的业务架构可以理解为同城"双活"架构，注意这里的“双活"是加引号的，具体可以这样理解：

  1. 业务层面上已经做到的真正的双活（或者多活），分别承担部分流量；
  2. 存储层面比如定时任务、缓存、持久层、数据分析等都是主从架构，会有跨机房写的问题；
  3. 一个数据中心故障，可以手动切换流量，部分组件可以自动切换；

• 两地三中心架构介绍

  使用灾备的思想，在同城“双活”的基础上，在异地部署一套灾备数据中心，每个中心都具有完备的数据处理能力，只有当主节点故障需要容灾时才会紧急启动备用数据中心；

  
  

• SET化方案目标:
  业务：解决业务遇到的扩展性和容灾等需求，支撑业务的高速方案
  通用性：架构侧形成统一通用的解决方案，方面各业务线接入使用

SET化架构设计：

SET化架构策略

流量路由：

• 按照特殊的key（通常为userid）进行路由，判断某次请求该路由到中心集群还是单元化集群；

中心集群：

• 为进行单元化改造的服务（通常不在核心交易链路，比如供应链系统）称为中心集群，跟当前架构保持一致。

单元化集群：

• 每个单元化集群只负责本单元内的流量处理，以实现流量拆分以及故障隔离；
• 每个单元化集群前期只存储本单元产生的交易数据，后续会做双向数据同步，实现容灾切换需求；

中间件（RPC、KV、MQ等）：

• RPC：对于SET服务，调用封闭在SET内；对于非SET服务，沿用现有的路由逻辑；
• KV：支持SET的数据生产和查询；
• MQ：支持分SET的消息生产和消费；

数据同步：

• 全局数据（数据量小且变化不大，比如商家的菜品数据）部署在中心集群，其他单元化集群同步全局数据到本单元化内；
• 未来演变为异地多活架构时，各单元化集群数据需要进行双向同步来实现容灾需要

异地容灾：

• 通过SET化架构的流量调度能力，将SET分别部署在不同地区的数据中心，实现跨地区容灾支持

高效的本地化服务：

• 利用前端位置信息采集和域名解析策略，将流量路由到最近的SET，提供最高效的本地化服务；
• 比如O2O场景天然具有本地生产，本地消费的特点，更加需要SET化支持

集装箱扩展：

• SET的封装性支持更灵活的部署扩展性，比如SET一键创建/下线，SET一键发布等。

SET化架构

SET化架构落地原则

• 对业务透明原则：
  SET化架构的实现对业务代码透明，业务代码层面不需要关系SET化规则，SET的部署等问题

• SET化切分的规则：
  理论上，切分规则有业务层面按需定制；
  实际上，建议优先选最大的业务维度进行切分；
  比如海量用户的O2O业务，按用户位置信息进行切分。此外接入层、逻辑层和数据层可以由独立的SET切分规则，有利于实现部署和运维成本的最优化

• 部署规范原则：
  一个SET并不一定只限制在一个机房，也可以跨机房或者跨地区部署；为保证灵活性，单个SET内机器数不宜过多（如不超过1000台物理机）。

RabbitMQ-SET化架构实现

• SET化消息中间件架构实现（RabbitMQ双活）：

  
  

• 使用RabbitMQ异步消息通信插件 Federation（节点和节点、集群和集群之间通信） 安装与配置：

• 安装插件

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_federation
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_federation_management

备注：当你再一个cluster钟使用了federation插件，所有在集群中的 nodes都需要安装federation插件

• 使用RabbitMQ通信插件Rederation：
  Federation插件是一个在不需要cluster进行数据同步的（选择一个cluster中的节点和另一个cluster节点同步），而brokers之间传输消息的高新性能插件。

• Federation插件可以在brokers或者cluster之间传输消息，链接的双方可以使用不同的users和virtual hosts、或者双方的rabbitmq和erlang版本不一致，federation插件使用AMQP协议通信，可以接受不连续的传输。

• SET化配置规则：

  • 第一，Federation Exchanges，可以看成Downstream(82节点）从Upstream（81节点）主动拉取消息，并不是拉取所有消息，必须是在Downstream上已经明确定义Bindings关系的Exchange，也就是有实际的物理Queue来接收消息，才会从Upstream拉取消息到Downstream。使用AMQP协议实施代理间通信，Downstream会将绑定关系组合在一起，绑定/解绑命令将发送到Upstream交换机。

  • 第二，经过配置后，Upstream节点已经可以把消息直接通过Federation Exchanges路由给我们的Downstream节点，然后进行消费。

    也就是说可以实现消息的转发，接下来也可以在Upstream添加具体的队列去进行消费Federation Exchanges里的消息，我们一条消息分别发送到2个RabbitMQ集群并且消费，这样我们可以实现SET化的关键要素，就是集群间的消息同步了。

  • 第三，可以根据自己的业务规则去规划不同的集群去监听不同的消息队列，从而达到SET化的手段，保障了性能、可靠性、数据一致性。