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系统复杂度#xff0c;如何入手#xff1a; 1、通过熟悉和理解需求#xff0c;识别系统复杂性所在的地方#xff0c;然后针对这些复杂点进行架构设计。 2、架构设计并不是要…架构设计的真正目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题一个解决方案。
系统复杂度如何入手 1、通过熟悉和理解需求识别系统复杂性所在的地方然后针对这些复杂点进行架构设计。 2、架构设计并不是要面面俱到不需要每个架构都具备高性能、高可用、高扩展等特点而 是要识 别出复杂点然后有针对性地解决问题。 3、理解每个架构方案背后所需要解决的复杂点然后才能对比自己的业务复杂点参考复杂 点相似 的方案。
架构即(重要)决策是 在一个有约束的盒子里去求解或接近最合适的解。这个有约束的盒子是团队经验、成本、资 源、进度、业务所处阶段等所编织、掺杂在一起的综合体(人财物时间事等)。架构无优劣但是存在恰当的架构用在合适的软件系统中而这些就是决策的结果。需求驱动架构如下几点 1、架构是为了应对软件系统复杂度而提出的一个解决方案 2、架构即(重要)决策 3、需求驱动架构架起分析与设计实现的桥梁 4、架构与开发成本的关系。 在分析设计阶段需要考虑一定的人力与时间去跳出代码总揽全局为 业务和IT技术之间搭建一座桥梁。 架构设计处于软件研制的前期一方面越是前期如有问题就能够越早发现修改的代价也就越低另外一方面也意味着软件实施后期若有架构上的修改也需要付出更多的价。
复杂度来源高性能
1、单机复杂度-单台计算机内部为了高性能带来的复杂度 2、集群的复杂度-多台计算机集群为了高性能带来的复杂度。
单机复杂度
计算机内部复杂度有个重要关键点操作系统。硬件是操作系统的保证 操作系统和性能最相关的就是进程和线程 进程是操作系统分配资源最小单位与其他进程资源互相独立。 线程是操作系统调度的最小单位共用进程内的资源。
集群的复杂度
主要是通过大量机器来提升性能并不仅仅是增加机器这么简单让多台机器配合起来达到高性能的目 的是一个复杂的任务针对常见的几种方式简单分析一下。
1、任务分配 任务分配的意思是指每台机器都可以处理完整的业务任务不同的任务分配到不同的机器上执行。
如图1 台服务器演变为 2 台服务器后架构上明显要复杂多了主要体现在 1、需要增加一个任务分配器这个分配器可能是硬件网络设备例如F5、交换机等可能 是软件网络设备例如LVS也可能是负载均衡软件例如Nginx、HAProxy还可 能是自己开发的系统。选择合适的任务分配器也是一件复杂的事情需要综合考虑性能、成 本、可维护性、可用性等各方面的因素。 2、任务分配器和真正的业务服务器之间有连接和交互即图中任务分配器到业务服务器的连接 线需要选择合适的连接方式并且对连接进行管理。例如连接建立、连接检测、连接 中断后如何处理等。 3、任务分配器需要增加分配算法。例如是采用轮询算法还是按权重分配又或者按照负载 进行分配。如果按照服务器的负载进行分配则业务服务器还要能够上报自己的状态给任务 分配器。
假如继续提高性能那么任务分配器由于瓶颈问题也需要增多如图
1、任务分配器从 1 台变成了多台对应图中的任务分配器 1 到任务分配器 M这个变化带来 的复杂度就是需要将不同的用户分配到不同的任务分配器上即图中的虚线“用户分配”部 分常见的方法包括 DNS 轮询、智能 DNS、CDNContent Delivery Network内容 分发网络、GSLB 设备Global Server Load Balance全局负载均衡等。 2、任务分配器和业务服务器的连接从简单的“1 对多”1 台任务分配器连接多台业务服务 器变成了“多对多”多台任务分配器连接多台业务服务器的网状结构。 3、 机器数量从 3 台扩展到 30 台一般任务分配器数量比业务服务器要少这里我们假设业务 服务器为 25 台任务分配器为 5 台状态管理、故障处理复杂度也大大增加。
上面这两个例子都是以业务处理为例实际上“任务”涵盖的范围很广可以指完整的业务处 理也可以单指某个具体的任务。例如“存储”“运算”“缓存”等都可以作为一项任务因 此存储系统、运算系统、缓存系统都可以按照任务分配的方式来搭建架构。此外“任务分配 器”也并不一定只能是物理上存在的机器或者一个独立运行的程序也可以是嵌入在其他程序中 的算法例如 Memcache 的集群架构。
2、任务分解
通过任务分配的方式我们能够突破单台机器处理性能的瓶颈通过增加更多的机器来满足业务 的性能需求但如果业务本身也越来越复杂单纯只通过任务分配的方式来扩展性能收益会越 来越低。
1、提升任务性能关键点 简单的系统更加容易做到高性能 系统的功能越简单影响性能的点就越少就更加容易进行有针对性的优化。而系统很复杂的情 况下首先是比较难以找到关键性能点因为需要考虑和验证的点太多其次是即使花费很大力 气找到了修改起来也不容易因为可能将 A 关键性能点提升了但却无意中将 B 点的性能降 低了整个系统的性能不但没有提升还有可能会下降。 2、可以针对单个任务进行扩展 当各个逻辑任务分解到独立的子系统后整个系统的性能瓶颈更加容易发现而且发现后只需要 针对有瓶颈的子系统进行性能优化或者提升不需要改动整个系统风险会小很多。以微信的后 台架构为例如果用户数增长太快注册登录子系统性能出现瓶颈的时候只需要优化登录注册 子系统的性能可以是代码优化也可以简单粗暴地加机器消息逻辑、LBS 逻辑等其他子系 统完全不需要改动。
总结
硬件角度-垂直维度可包括以下措施 增大内存减少I/O操作 更换为固态硬盘SSD提升I/O访问速度 使用RAID增加I/O吞吐能力 置换服务器获得更多的处理器或分配更多的虚拟核 升级网络接口或增加网络接口
操作系统-水平维度可包括以下措施 功能分解基于功能将系统分解为更小的子系统 多实例副本同一组件重复部署到多台不同的服务器 数据分割在每台机器上都只部署一部分数据
垂直维度方案比较适合业务阶段早期和成本可接受的阶段该方案是提升性能最简单直接的 方式但是受成本与硬件能力天花板的限制。 水平维度方案所带来的好处要在业务发展的后期才能体现出来。起初该方案会花费更多的 硬件成本另外一方面对技术团队也提出了更高的要求但是没有垂直方案的天花板问 题。一旦达到一定的业务阶段水平维度是技术发展的必由之路。
