2019-05-05

大型电商项目的服务端架构

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一个大型服务系统都是从一步一步走过来的,在每个阶段,找到对应该阶段网站服务器架构所面临的问题,然后在不断解决这些问题,在这个过程中整个架构会一直演进。

一、单服务器-俗称all in one

从一个小网站说起。一台服务器也就足够了。文件服务器,数据库,还有应用都部署在一台机器,俗称ALL IN ONE。

随着我们用户越来越多,访问越来越大,硬盘、CPU、内存等都开始吃紧,一台服务器已经满足不了。这时看到下一步演进。

二、数据服务与应用服务分离

我们将数据服务和应用服务分离,给应用服务器配置更好的CPU和内存,给数据服务器配置更好更大的硬盘。

分离之后提高一定的可用性,例如Files Server挂了,我们还是可以操作应用和数据库等。

随着访问QPS越来越高,降低接口访问时间,提高服务性能和并发,成为了我们下一个目标,同时发现有很多业务数据不需要每次都从数据库获取。

三、使用缓存

包括本地缓存、远程缓存、远程分布式缓存。

因为 80% 的业务访问都集中在 20% 的数据上,也就是我们经常说的28法则。如果能将这部分数据缓存下来,性能一下子就上来了。而缓存又分为两种:本地缓存和远程缓存缓存,以及远程分布式缓存,我们这里面的远程缓存图上画的是分布式的缓存集群(Cluster)。

思考的点

具有哪种业务特点数据使用缓存?

具有哪种业务特点的数据使用本地缓存?

具有哪种务特点的数据使用远程缓存?

分布式缓存在扩容时会碰到什么问题?如何解决?分布式缓存的算法都有哪几种?各有什么优缺点?

这个时候随着访问QPS的提高,服务器的处理能力会成为瓶颈。虽然可以通过购买更强大的硬件解决,但总会有上限,而且这个到后期成本就是指数级增长了,这时,我们需要服务器的集群来横向扩展,所以就必须加个新东西:负载均衡调度服务器。

四、使用负载均衡,进行服务器集群

增加了负载均衡、服务器集群之后,我们可以横向扩展服务器,解决了服务器处理能力的瓶颈。

思考的点

负载均衡的调度策略都有哪些?

各有什么优缺点?

各适合什么场景?

打个比方,我们有轮询、权重、地址散列,地址散列又分为原ip地址散列hash、目标ip地址散列hash,最少连接,加权最少连接,还有继续升级的很多种策略......我们都来分析一下。

典型负载均衡策略分析

轮询:优点-实现简单,缺点-不考虑每台服务器处理能力

权重:优点-考虑了服务器处理能力的不同

地址散列:优点-能实现同一个用户访问同一个服务器

最少连接:优点-使集群中各个服务器负载更加均匀

加权最少连接:在最少连接的基础上,为每台服务器加上权值。算法为(活动连接数*256+非活动连接数)/权重,计算出来的值小的服务器优先被选择。

继续引出问题的场景

我们登录时登录了A服务器,session信息存储到A服务器上了,假设我们使用的负载均衡策略是ip hash,那么登录信息还可以从A服务器上访问,但这个有可能造成某些服务器压力过大,某些服务器又没有什么压力,这时压力过大的机器(包括网卡带宽)有可能成为瓶颈,并且请求不够分散。

这时候我们使用轮询或者最小连接负载均衡策略,就导致了第一次访问A服务器,第二次可能访问到B服务器,这时存储在A服务器上的session信息在B服务器上读取不到。

打个比方,如果我们每次吃饭都要保证用的是自己的碗筷,只要我们在一家饭店里存着自己的碗筷,并且每次去这家饭店吃饭就好了。

对于同一个连接中的数据包,负载均衡会将其转发至后端固定的服务器进行处理。

解决了我们session共享的问题,但是它有什么缺点呢?

一台服务器运行的服务挂掉,或者重启,上面的 session 都没了。

负载均衡器成了有状态的机器,为以后实现容灾造成了羁绊。

Session管理-Session 复制

就像我们在所有的饭店里都存一份自己的碗筷。这样随意去哪一家饭店吃饭都OK,不适合做大规模集群,适合机器不多的情况。

解决了我们session共享的问题,但是它有什么缺点呢?

应用服务器间带宽问题,因为需要不断同步session数据。

大量用户在线时,服务器占用内存过多。

Session管理-基于Cookie

打个比方,就是我们的碗筷都存在了一个庞大的橱柜里,我们去任何一家饭店吃饭,都可以从橱柜中拿到属于我们自己的碗筷。

解决了我们session共享的问题,这种方案需要思考哪些问题呢?

保证 session 服务器的可用性,session服务器单点如何解决?

我们在写应用时需要做调整存储session的业务逻辑。

打个比方,为了提高session server的可用性,我们可以继续给session server做集群。

五、中间总结

所以网站架构在遇到某些指标瓶颈、演进的过程中,都有哪些解决方案?它们都有什么优缺点?业务功能上如何取舍?如何做出选择?这个过程才是最重要的。

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