架构初探 – 谁动了我的蛋糕

内容来自字节跳动后端青训营。

一、什么是架构

架构抽象定义：

• 是有关软件整体结构与组件的抽象描述

• 用于指导软件系统各个方面的设计

听不懂啊！！！

简单来说就是架构在实现软件方法选择上有指导作用！

优点：

• 简单

缺点：

• 运维需要停服，用户体验较差（兰师傅拉屎去了，没人做了）

• 承载能力有限，会产生c10k问题。（人太多了，兰师傅忙不过来了）

C10K问题可以具体看一下下面这个文章

C10k问题简述_爱思考的实践者的博客-CSDN博客_c10k问题

简单来说就是，C10K问题，本质上是操作系统的问题。对于Web1.0/2.0时代的操作系统而言， 传统的同步阻塞I/O模型都是一样的，处理的方式都是requests per second，并发10K和100的区别关键在于CPU。

创建的进程、线程多了，数据拷贝频繁（缓存I/O、内核将数据拷贝到用户进程空间、阻塞）， 进程/线程上下文切换消耗大， 导致操作系统崩溃，这就是C10K问题的本质！

可见，解决C10K问题的关键就是：尽可能减少CPU等核心资源消耗，从而榨干单台服务器的性能，突破C10K问题所描述的瓶颈。

单体架构

优点：

• 一定程度上减少了后端进程职责（各司其职了）

• 一定程度上缩小爆炸半径（原来师傅做肉松蛋糕的师傅如果肉松没了，他就没了。现在只有肉松师傅没了）

缺点：

• 没有根本解决单体架构的问题（解决了，但是又没解决！！）

SOA（面向服务架构）

SOA 架构中，服务为一等公民，将进程按照不同的功能单元进行抽象，拆分为『服务』。有了服务之后，SOA 还为服务之间的通信定义了标准，保证各个服务之间通讯体验的一致性。

大家可以根据这篇文章什么是ESB- 知乎 (zhihu.com)，来简单了解esb，我理解就是蛋糕店的老大，负责与各个蛋糕师傅沟通，传话等等一系列任务。

微服务

在 SOA 架构中，ESB 起到了至关重要的作用。但从架构拓扑来看，它更像是一个集中式的模块。有一个 SOA 分布式演进的分支，最终的形态便是微服务。

云计算架构：

• 云服务

  • IaaS – 云基础设施，对底层硬件资源池的抽象（基础设施是自己来买还是找人租应房屋租赁平台）
  • PaaS – 基于资源池抽象，对上层提供的弹性资源平台（装修的话是自己来还是找装修公司
  • SaaS – 基于弹性资源平台构建的云服务（师傅是自己培养还是直接找培训班的
  • FaaS – 更轻量级的函数服务。好比 LeetCode 等 OJ，刷题时只需要实现函数，不需要关注输入输出流。（直接用机器做蛋糕还是自己手工做

• 云部署模式（拓展）

  • 私有云 – 企业自用
  • 公有云 – AWS/Azure/Google Cloud/Huawei
  • 混合云

云原生

云原生，实际是云原生（计算）的简称，它是元计算发展到现在的一种形态。

云原生技术为组织（公司）在公有云、自由云、混合云等新型的动态环境中，构建和运行可弹性拓展的应用提供了可能。 它的代表技术：

• 弹性资源

• 微服务架构

• DevOps

• 服务 格

微服务架构

微服务架构下，服务之间的通讯标准是基于协议而不是 ESB 的。

• HTTP – H1/H2

• RPC – Apache Thrift/gRPC

如何在 HTTP 和 RPC 之间选择/p>

• 性能 – RPC 协议往往具备较好的压缩率，性能较高。如 Thrift, Protocol Buffers

• 服务治理 – RPC 中间件往往集成了丰富的服务治理能力。如 熔断、降级、超时等

• 可解释性 – HTTP 通信的协议往往首选 JSON，可解释性、可调试性更好

什么是服务 格/p>

• 微服务之间通讯的中间层

• 一个高性能的 4 层 络代理

• 将流量层面的逻辑与业务进程解耦

对于服务 格，可以根据这篇文章进行简单理解

服务 格是什么“格”- 知乎 (zhihu.com)

没有什么是加一层代理解决不了的问题，服务 格相比较于 RPC/HTTP 框架：

• 实现了异构系统治理体验的统一化

• 服务 格的数据平面代理与业务进程采取进程间通信的模式，使得流量相关的逻辑（包含治理）与业务进程解耦，生命周期也更容易管理

最终蛋糕店的架构如下：

自动扩缩容

核心收益：

• 降低业务成本

解决思路：

自动扩缩容

• 利用潮汐性自动扩缩容

• 将满足亲和性条件的容器调度到一台宿主机
• 问服务中间件与服务 格通过共享内存通信
• 服务 格控制面实施灵活、动态的流量调度

流量治理

核心收益：

• 提高微服务调用容错性
• 容灾
• 提高开发效率，devops发挥到极致

解决思路：基于微服务中间件及服务 格的流量治理

• 熔断，重试
• 单元化
• 复杂环境流量调度

CPU水位负载均衡

同样的服务部署到不同的主机上，打同样的流量，但由于cpu处理能力的差异，导致cpu资源利用率不均衡。

核心收益

• 打平异构环境算力差异
• 自动扩缩容提供正向输入

解决思路：CPU水位负载均衡

• Iaas：提供资源探针
• 服务 格：动态负载均衡

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• 将满足亲和性条件的容器调度到一台宿主机
• 问服务中间件与服务 格通过共享内存通信
• 服务 格控制面实施灵活、动态的流量调度

流量治理

核心收益：

• 提高微服务调用容错性
• 容灾
• 提高开发效率，devops发挥到极致

解决思路：基于微服务中间件及服务 格的流量治理

• 熔断，重试
• 单元化
• 复杂环境流量调度

CPU水位负载均衡

同样的服务部署到不同的主机上，打同样的流量，但由于cpu处理能力的差异，导致cpu资源利用率不均衡。

核心收益

• 打平异构环境算力差异
• 自动扩缩容提供正向输入

解决思路：CPU水位负载均衡

• Iaas：提供资源探针
• 服务 格：动态负载均衡