0. 背景
Why 为什么要健壮的系统？
1. 为什么测试好好的，上到线上代码一堆bug，一上线就崩溃或者一堆问题？
2. 为什么感觉自己系统做的性能很好，上线后流量一上来就雪崩了？
3. 为什么自己的系统上线以后出问题不知道问题在哪儿，完全无法跟踪？
What 构建健壮系统包含哪些方面？
软件系统架构关注：可维护性、可扩展性、健壮性（容灾）
做出健壮的软件和系统的三个方向：
1. 良好的软件系统架构设计
2. 编程最佳实践和通用原则
3. 个人专业软素质
How 构建健壮系统执行细节？
1、系统架构： 络拓扑是什么、用什么存储、用什么缓存、整个数据流向是如何、那个核心服务采用那个开源软件支撑、用什么编程语言来构建整个软件连接各个服务、整个系统如何分层？
2、系统设计：采用什么编程语言、编程语言使用什么编程框架或中间件、使用什么设计模式来构建代码、中间代码如何分层？
3、编程实现：编程语言用什么框架、有什么规范、编程语言需要注意哪些细节、有哪些技巧、那些编程原则？
一、系统架构与设计遵循哪些关键原则？
0. 用架构师的视角来思考问题
程序员视角更多考虑的是我如何快速完成这个项目，架构师视角是不仅是我完成整个项目，更多需要思考整个架构是否清晰、是否可维护、是否可扩展、可靠性稳定性如何，整个技术框架和各种体系选型是否方便容易开发维护；整个思考维度和视角是完全不一样的。程序员视角是执行层面具体编码的视角，架构师视角是设计师的视角，会更宏观，想的更远。
（比如编程语言选型 PHP vs Golang、Java vs Golang、C++ vs Rust等等）
1. 服务架构链路要清晰
整个服务架构包含：接入层（ 关、负载均衡）、应用层（PHP程序等）、服务层（微服务接口等）、存储层（DB、缓存、检索ES等）、离线计算层（不一定包含，一般会以服务层或存储层出现），服务互相不要混了，各干各的活；
服务链路要清晰，每一层各司其职
2. 每个服务都需要考虑灾备或分布式，不能出现单点架构（持续进化）
比如mysql不能只有1个，最少考虑 master/slave架构，保持数据不丢，访问不断，数据量大以后是否做分布式存储等等，redis等同样；后端微服务层同样必须多台服务（通过ServiceMesh等调度，或者是etcd/zookeeper等服务发现等方式）；
分布式进化：
初级阶段：
中级阶段：
高级阶段：
3. 每个服务都必须考虑最优的技术选型（最佳实践）
比如PHP框架选择，语言选择都是稳定成熟可靠（高性能API选Swoole、Golang等，业务系统考虑Laravel、Symfony、Yii等主流框架）；比如微服务框架，远程访问接口协议（TCP/UDP/QUIC/HTTP2/HTTP3等），信息内容格式可靠（json/protobuf/yaml/toml等）；选择的扩展稳定可靠（PHP各个可靠扩展，具备久经考验，超时、日志记录等基础特性）；
一些优秀开源软件推荐：（个人最佳实践推荐）
4. 服务必须考虑熔断降级方案
在大流量下，如何保证最核心服务的运转（比如在线课堂中是老师讲课直播重要，还是弹幕或者点赞重要），需要把服务分层，切分一级核心服务、二级重要服务、三级可熔断服务等等区分，还需要有对应的预案；（防火/防火演练等）；需要对应的系统支持，比如API 关的选择使用。（OpenResty/Kong/APISIX等，单核2W/qps，4核6W/qps）
5. 运维部署回滚监控等系统需要快速高效
整个代码层次结构，编译上线整个流程，如何是保证高效率可靠的；上线方便，回滚也方便，或者回滚到任何一个版本必须可靠；日志监控、系统 警等等。（常规运维上线系统
Jenkins/Nagios/Zabbix/Ganglia/Grafana/OpenFalcon/Nightingale）
监控系统价值：
监控系统工作原理：
监控系统选择：
6. 编写的接口和前后端联合调试要方便快捷
接口可靠性测试必须充分，并且善于使用好的工具（比如Filder/Postman/SoapUI等），并且对应接口文档清晰，最好是能够通过一些工具生成好API文档（APIJson/Swagger/Eolinker），大家按照对应约定格式协议进行程序开发联调等；
7. 让整个系统完全可监控可追踪
比如对应的trace系统（包含trace_id），把从接入层、应用层、服务层、存储层等都能够串联起来，每个环节出现的问题都可追踪，快速定位问题找到bug或者服务瓶颈短板；也能够了解整个系统运行情况和细节。（比如一些日志采集系统 OpenResty/
Filebeat/Flume/LogStash/ELK）
8. 系统中的每个细节都是需要可以量化的，不能是模糊不明确的
比如单个服务的QPS能力（预计流量需要多少服务器)、并发连接数（系统设置、系统承载连接）、单个进程内存占用、线程数、 络之间访问延迟时间（服务器之间延迟、机房到机房的延迟、客户端到服务器的延迟）、各种硬件性能参数（磁盘IO、服务器 卡吞吐量等）。
9. 让你的应用无状态化、容器化、微服务化
让你的应用可以做到：去中心化、原子化、语言无依赖、独立自治、快速组合、自动部署、快速扩容，采用微服务+容器化来解决。
在面对大并发量请求情况下，在寻求系统资源的状态利用场景，大部分考虑的都是横向扩展，简单说就加机器解决。在docker和k8s的新的容器化时代，横向扩展最好的方法是快速扩充新的应用运行容器；阻碍我们横向扩展的最大的阻碍就是“有状态”，有状态就是有很多应用会存储私有的东西在应用运行的内存、磁盘中，而不是采用通用的分布式缓存、分布式存储解决方案，这会导致我们的应用在容器化的情况下无法快速扩容，所以我们的应用需要“去有状态化”，让我们的应用全部“无状态化”。
微服务化的逻辑是让的每个服务可以独立运行，比如说用户中心系统对外提供的不是代码级别的API，而是基于RESTfu或者gRPC协议的远程一个服务多个接口，这个服务或接口核心用来解决把整个用户中心服务变成独立服务，谁都可以调用，并且这个服务本身不会对内外部有太多的耦合和依赖，对外暴露的也只是一个个独立的远程接口而已。
尽量把我们的关键服务可以抽象成为一个个微服务，虽然微服务会增加 络调用的成本，但是每个服务之间的互相依赖性等等都降低了，并且通过容器技术，可以把单给微服务快速的横向扩展部署增加性能，虽然不是银弹，也是一个非常好的解决方案。
基于容器的微服务化以后，整个业务系统从开发、测试、发布、线上运维、扩展 等多个方面都比较简单了，可以完全依赖于各种自动半自动化工具完成，整个人工干预参加的成分大幅减少。
从单体服务到微服务：
微服务后应用架构变化：
容器简单工作原理：
/* 简单容器底层机制实现模拟演示 说明：主要利用Linux的Namespace机制来实现，linux系统中unshare命令效果类似 Docker 调用机制是：Docker -> libcontainer(like lxc) -> cgroup -> namespace Code by Black 2020.10.10*/#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <linux/sched.h>#include <sched.h>#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#define STACK_SIZE (1024 * 1024)static char container_stack[STACK_SIZE];char* const container_args[] = { "/bin/bash", NULL };//容器进行运行的程序主函数int container_main(void *args){ printf("容器进程开始. n"); sethostname("black-container", 16); //替换当前进程ps指令读取proc环节 system("mount -t proc proc /proc"); execv(container_args[0], container_args);}int main(int args, char *argv[]){ printf("======Linux 容器功能简单实现 ======n"); printf("======code by Black 2020.10 ======nn"); printf("正常主进程开始n"); // clone 容器进程: hostname/消息通信/进程id 都独立 (CLONE_NEWUSER未实现) int container_pid = clone(container_main, container_stack+STACK_SIZE, SIGCHLD | CLONE_NEWUTS | CLONE_NEWIPC | CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS | CLONE_NEWNET, NULL); // 等待容器进程结束 waitpid(container_pid, NULL, 0); //恢复 /proc 下的内容 system("mount -t proc proc /proc"); printf("主要进程结束n"); return 0;}代码执行效果：
Docker工作机制：
K8s工作机制：
微服务+容器化后的架构：
容器+微服务运维部署架构：
架构设计结束语：
在架构设计中，没有最好的架构，只有适合业务的架构，只有持续优化进步的架构。
二、系统程序实现里哪些关注原则
0. 充分理解你的业务需求
保证理解业务后，整个程序设计符合需求或者未来几个月可以扩展，既不做过度设计，也不做各种临时硬编码。
1. 代码核心原则：KISS（Keep it simple,stupid）
来自于Unix编程艺术，你的东西必须足够简单足够愚蠢，好处非常多，比如容易读懂，容易维护交接，出问题容易追查等等。
因为，长期来看复杂的东西都是没有生命力的。（x86 vs ARM / 微型服务器 vs 大型机 / 北欧简约风 vs 欧洲皇室风 / 现在服装 vs 汉服）
2. 遵守编码规范，代码设计通用灵活
学会通过用函数和类进行封装（高内聚、低耦合）、如何定义函数，缩进方式，返回参数定义，注释如何定义、减少硬编码（通过配置、数据库存储变量来解决）。
3. 设计模式和代码结构需要清晰
比如我们常规使用的MVC设计模式，为了就是把各个层次代码区分开。（M干好数据读取或者接口访问的事儿，C干好变量收发基本教研，V干好模板渲染或者api接口输出；M可以拆分成为：DAO数据访问层和Service某服务提供层）；
比如一个主流的MVC层结构图：
4. 程序中一定要写日志，代码日志要记录清晰
（Info、Debug、Waring、Trace等等，调用统一的日志库，不要害怕多写日志）
//程序里关键的日志都要记录（Debug/Notice/Warning/Error 等信息可以打印，warning/error 信息是一定要打印的SeasLog::debug('TRACE_ID:{traceId}; this is a {userName} debug',array('{traceId}'=>9527, '{userName}' => 'Black'));SeasLog::notice('TRACE_ID:{traceId}; this is a notice msg', array('{traceId}'=>9527));SeasLog::warning('TRACE_ID:{traceId}; this is a warning', array('{traceId}'=>9527));SeasLog::error('TRACE_ID:{traceId}; a error log', array('{traceId}'=>9527));5. 稳健性编程小技巧（个人最佳实践）
a. 代码里尽量不要使用else（超级推荐，Unix编程艺术书籍推荐方法）
//获取一个整形的值 （使用else，共12行）function getIntValue($val) { if ( $val != "" ) { $ret = (int)$val; if ($ret != 0 ) { return $ret; } else { return false; } } else { return false; }}//获取一个整形的值（不使用else，共10行）function getIntValue($val) { if ( $val == "" ) { return false; } $ret = (int)$val; if ($ret == 0 ) { return false; } return $ret;}b. 所有的循环必须有结束条件或约定，并且不会不可控
c. 不要申请超级大的变量或内存造成资源浪费
d. 无论静态还是动态语言，内存或对象使用完以后尽量及时释放
e. 输入数据务必要校验，用户输入数据必须不可信。
f. 尽量不要使用异步回调的方式（容易混乱，对js和nodejs的鄙视，对协程机制的尊敬）
6. 所有内外部访问都必须有超时机制：保证不连锁反应雪崩
超时是保证我们业务不会连带雪崩的很关键的地方，比如我们在访问后端资源或外部服务一定要经常使用超时操作。
超时细化下来，一般会包括很多类型：连接超时、读超时、写超时、通用超时 等等区分；一般超时粒度大部分都是秒为单位，对于时间敏感业务都是毫秒为单位，建议以毫秒(ms)为单位的超时更可靠，但是很多服务没有提供这类超时操作接口。
常用使用超时的场景：
Swoole框架里控制超时：
//Swoole 里通用超时设置（针对TCP协议情况，包含通用超时、连接超时、读写超时）Co::set([ 'socket_timeout' => 5, 'socket_connect_timeout' => 1, 'socket_read_timeout' => 1, 'socket_write_timeout' => 1,]);//Swoole 4.x协程方式访问MySQLCorun(function () { $swoole_mysql = new SwooleCoroutineMySQL(); $swoole_mysql->connect([ 'host' => '127.0.0.1', 'port' => 3306, 'user' => 'user', 'password' => 'pass', 'database' => 'test', 'timeout' => '1', ]); $res = $swoole_mysql->query('select sleep(1)'); var_dump($res);});//Swoole 4.x协程方式访问RedisCorun(function () { $redis = new SwooleCoroutineRedis(); $redis->setOptions( 'connect_timeout' => '1', 'timeout' => '1', ); $redis->connect('127.0.0.1', 6379); $val = $redis->get('key');});通过cURL接口访问HTTP服务超时设置：
function http_call($url) $ch = curl_init($url); curl_setopt($ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER, true); //注意，毫秒超时一定要设置这个 curl_setopt($ch, CURLOPT_NOSIGNAL, 1); //超时毫秒，cURL 7.16.2中被加入。从PHP 5.2.3起可使用 curl_setopt($ch, CURLOPT_TIMEOUT_MS, 200); $data = curl_exec($ch); $curl_errno = curl_errno($ch); $curl_error = curl_error($ch); curl_close($ch);}http_call('http://example.com')访问MySQL超时处理（非Swoole情况），调用mysqli扩展方式：
mysql 默认在扩展层面没有把很多超时操作暴露给前台，所以需要用一些隐藏方式：
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