分布式系列-分布式架构演变

分布式系列-分布式架构演变

caojianqiang 程序员代码强 今天

1. 什么是分布式架构？

今天聊聊分布式相关话题，分布式架构通俗的理解就是将一个业务拆分为多个子系统，部署在不同的服务器上，各个子系统相互协作完成业务完整性的工作叫分布式架构。例如一个大型的电商平台是由：用户、商品、订单、物流、支付、积分、优惠券等子系统构成。分布式架构特点：

1：任务分解

2：节点通信

注意：不要混淆分布式架构与集群的概念，集群侧重点是同一个业务部署在多个服务器实例上。而分布式架构侧重点是一个业务拆分为多个子系统，部署在不同的服务器上。

2.分布式架构演变过程？

创业初期，公司为了节约成本，人力物力，希望产品快速上线，快速迭代。在这个背景下系统架构变成如下图：

应用服务器和DB同时在一台服务器实例上，如果产品运营的好，流量一上来，系统开始出现各种卡顿，宕机等各种问题。这时候一般开始从程序、应用服务器、数据库慢SQL进行性能优化。服务器资源进行垂直升级，CPU、带宽、内存等。将应用服务器和DB服务器拆开部署到不同的服务器上，提高系统的吞吐量。这个时候架构又演变成如下图：

垂直的拆分比之前的性能提升少许，但还是不够，接下来应用服务器开始进行水平拆分，应用服务器做集群，nignx将流量随机分配或者按照指定权重分配到不同的应用服务器实例上。架构图由演变成如下图：

虽然应用服务器进行了水平扩展提升了系统吞吐量，但DB服务器开始有点扛不住，一般请求2/8原则，20%源于写请求，80%来源于查请求。故需对数据库进行读写分离架构，接下来系统演变成架构如下图：

架构的演变也是系统复杂度的提升，此时服务器应设计为无状态的，应用服务器不再存储session相关的信息。此时

1：session跨越，共享问题该怎么做？

a：解决方案利用nginx特性session sticky（粘滞会话）

b：session replication利用应用服务器(tomcat）会话同步复制，但容易形成网络风暴，一般不采用。另外也违背服务无状态设计思想。

c：session集中处理例如存储在db或者存储在缓存服务器上redis

d：cookie

注：c、d两种是现在比较主流的解决方案。

2：数据库主从同步怎样做？

一般采用AOP拦截DAO方法名来做主从写读操作、例如insert/add/update/remove/delete走主库，而query/get/list走从库。

电商系统中最频繁的操作是检索商品，为了降低对数据库的频繁访问，此时架构需要进行演变，需引入全文检索中间件，常见的全文检索中间件solr/elasticsearch，两者都是分布式的，文档存储结构，检索速度大大提升，此时数据库的压力也随之减少，另外针对频繁访问页面的内容进行redis缓存，商品大量的图片也要采用分布式文件系统存储业界比较出名的fastDFS阿里大牛开发的。故此时的架构演变如下图：

随着业务复制度的提升，业务需求的快速迭代，此时的单体应用开发很可以说很操蛋，代码结构混乱，代码冗余，维护困难，功能迭代牵一发而动全身，此时的需要将单体应用即电商系统进行业务域垂直拆分成：用户、商品、订单、物流、支付、积分、优惠券等子系统。子系统与子系统通过Http的Restful进行通信。每一个子系统对应相应的业务数据库。此时的架构演变为如下图：

此时电商系统由小型网站慢慢演变为大型网站，大型网站衡量指标访问量(qps/tps)、存储量。此时的架构要支持无缝的水平无缝扩展，高性能，高可用，可伸缩，敏捷等特性。故架构又演变成分布式服务化架构，阿里开源比较出名的服务化框架Dubbo，以及当当网基于Dubbo封装的Dubbox，数据库层面需要分库分表无缝水平扩容。此时的架构如下图：

此时的架构完全服务化的分布式架构，特点：可以大大提升系统的吞吐量并发量，以应用层来讲可以进行无缝的水平扩展，服务化层可以进行无缝水平扩展，数据层也可以进行无缝的水平扩展。系统演变成分布式架构后，也随之带来一些列问题，各个系统，各个组件，中间件是如何进行无缝协作？分布式事务怎样保证一致性？分库分表路由算法？分布式锁？分布式生成器？以及各个中间件之间的特性又是怎样的，坑由有那些缓存穿透，服务调用超时等问题？请敬请期待、后续内容更新！！！

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