聊聊8 种架构模式,你经过几种?

2023年 8月 13日 66.2k 0

如上图所示,这种模式较单库单应用模式与内容分发模式多了几个部分,一个是业务数据库的主从分离,一个是引入了ES,为什么要这样?都解决了哪些痛点,下面具体结合业务需求场景进行叙述。

场景一:全文关键词检索

我想这个需求,绝大多数应用都会有,如果使用传统的数据库技术,大部分可能都会使用like这种SQL语句,一点可能是先分词,然后通过分词index相关的记录。SQL语句的性能问题与全表扫描机制导致了非常严重的性能问题,现在基本上很少见到。这里的ES是ElasticSearch的缩写,是一种查询引擎,类似的还有Solr等,都差不多的技术,ES较Solr配置简单、使用方便,所以这里选用了它。另外,ES支持横向扩展,理论上没有性能的瓶颈。同时,还支持各种插件、自定义分词器等,可扩展性较强。在这里,使用ES不仅可以替代数据库完成全文检索功能,还可以实现诸如分页、排序、分组、分面等功能。具体的,请同学们自行学习之。那怎么使用呢?一个一般的流程是这样的:

  • 服务端把一条业务数据落库

  • 服务端异步把该条数据发送到ES

  • ES把该条记录按照规则、配置放入自己的索引库

  • 客户端查询的时候,由服务端把这个请求发送到ES,得到数据后,根据需求拼装、组合数据,返回给客户端

  • 实际中怎么用,还请同学们根据实际情况做组合、取舍。

    场景二:大量的普通查询

    这个场景是指我们的业务中的大部分辅助性的查询,如:取钱的时候先查询一下余额,根据用户的ID查询用户的记录,取得该用户新的一条取钱记录等。我们肯定是要天天要用的,而且用的还非常多。同时呢,我们的写入请求也是非常多的,导致大量的写入、查询操作压向同一数据库,然后,数据库挂了,系统挂了,领导生气了,被开除了,还不起房贷了,露宿街头了,老婆跟别人跑了,......

    不敢想,所以要求我们必须分散数据库的压力,一个业界较成熟的方案就是数据库的读写分离,写的时候入主库,读的时候读从库。这样就把压力分散到不同的数据库了,如果一个读库性能不行,扛不住的话,可以一主多从,横向扩展。可谓是一剂良药啊!那怎么使用呢?一个一般的流程是这样的:

  • 服务端把一条业务数据落库

  • 数据库同步或异步或半同步把该条数据复制到从库

  • 服务端读数据的时候直接去从库读相应的数据

  • 比较简单吧,一些聪明的、爱思考的、上进的同学可能发现问题了,也包括上面介绍的场景一,就是延迟问题,如:数据还没有到从库,我就马上读,那么是读不到的,会发生问题的。对于这个问题,各家公司解决的思路不一样,方法不尽相同。一个普遍的解决方案是:读不到就读主库,当然这么说也是有前提条件的,但具体的方案这里就不一一展开了,我可能会在接下来的分享中详解各种方案。另外,关于数据库的复制模式,还请同学们自行学习,太多了,这里说不清。该总结一下这种模式的优缺点的了,如下:

    • 优点:减少数据库的压力,理论上提供无限高的读性能,间接提高业务(写)的性能,专用的查询、索引、全文(分词)解决方案。

    • 缺点:数据延迟,数据一致性的保证。

    微服务模式

    上面的模式看似不错,解决了性能问题,我可以不用露宿街头了、老婆还是我的,哈哈。但是软件系统天生的复杂性决定了,除了性能,还有其他诸如高可用、健壮性等大量问题等待我们解决,再加上各个部门间的撕逼、扯皮,更让我们码农雪上加霜,所以

    继续吧......

    微服务模式可以说是近的热点,花花绿绿、大大小小、国内国外的公司都在鼓吹,实践这个模式,可是大部分都没有弄清楚为什么要这么做,也并不知道这么做有什么好处、坏处,在这里,我将以我自己的亲身实践说一下我对这个模式的看法,不喜勿喷!随着业务与人员的增加,遇到了如下的问题:

  • 单机数据库写请求量大量增加,导致数据库压力变大

  • 数据库一旦挂了,那么整个业务都挂了

  • 业务代码越来越多,都在一个GIT里,越来越难以维护

  • 代码腐化严重、臭味越来越浓

  • 上线越来越频繁,经常是一个小功能的修改,就要整个大项目要重新编译

  • 部门越来越多,该哪个部门改动大项目中的哪个东西,撕逼的厉害

  • 其他一些外围系统直接连接数据库,导致一旦数据库结构发生变化,所有的相关系统都要通知,甚至对修改不敏感的系统也要通知

  • 每个应用服务器需要开通所有的权限、网络、FTP、各种各样的,因为每个服务器部署的应用都是一样的

  • 作为架构师,我已经失去了对这个系统的把控......

  • 为了解决上述问题,我司使用了微服务模式,这种模式的一般设计见下图:

    如上图所示,我把业务分块,做了垂直切分,切成一个个独立的系统,每个系统各自衍化,有自己的库、缓存、ES等辅助系统,系统之间的实时交互通过RPC,异步交互通过MQ,通过这种组合,共同完成整个系统功能。 那么,这么做是否真的解决上述问题了呢?不玩虚的,一个个来说。对于问题一,由于拆分成了多个子系统,系统的压力被分散了,而各个子系统都有自己的数据库实例,所以数据库的压力变小。

    对于问题二,一个子系统A的数据库挂了,只是影响到系统A和使用系统A的那些功能,不会所有的功能不可用,从而解决一个数据库挂了,导致所有功能不可用的问题。

    问题三、四,也因为拆分得到了解决,各个子系统有自己独立的GIT代码库,不会相互影响。通用的模块可通过库、服务、平台的形式解决。

    问题五,子系统A发生改变,需要上线,那么我只需要编译A,然后上线就可以了,不需要其他系统做同样的事情。

    问题六,顺应了康威定律,我部门该干什么事、输出什么,也通过服务的形式暴露出来,我部只管把我部的职责、软件功能做好就可以。

    问题七,所有需要我部数据的需求,都通过接口的形式发布出去,客户通过接口获取数据,从而屏蔽了底层数据库结构,甚至数据来源,我部只需保证我部的接口契约没有发生变化即可,新的需求增加新的接口,不会影响老的接口。

    问题八,不同的子系统需要不同的权限,这个问题也优雅的解决了。

    问题九,暂时控制住了复杂性,我只需控制好大的方面,定义好系统边界、接口、大的流程,然后再分而治之、逐个击破、合纵连横。

    目前来说,所有问题得到解决!bingo! 但是,还有许多其他的副作用会随之产生,如RPC、MQ的超高稳定性、超高性能,网络延迟,数据一致性等问题,这里就不展开来讲了,太多了,一本书都讲不完。

    另外,对于这个模式来说,难把握的是度,切记不要切分过细,我见过一个功能一个子系统,上百个方法分成上百个子系统的,真的是太过度了。实践中,一个较为可行的方法是:能不分就不分,除非有非常必要的理由!。

    • 优点:相对高性能,可扩展性强,高可用,适合于中等以上规模公司架构。

    • 缺点:复杂、度不好把握。指不仅需要一个能在高层把控大方向、大流程、总体技术的人,还需要能够针对各个子系统有针对性的开发。把握不好度或者滥用的话,这个模式适得其反!

    多级缓存模式

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