单机架构

在初期,用户访问量很少,对服务器的的性能和安全没有很高的要求,所以单机架构足以胜任。
【redis】服务器架构演进-LMLPHP

⽤⼾在浏览器中输⼊ 网站名,⾸先经过 DNS 服务将域名解析成 IP 地址 ,随后浏览器访问该 IP 对应的应⽤服务。

应用数据分离架构

随着用户访问量的增加,已经逐渐逼近了系统的极限,需要进行系统重构,我们将应用服务和数据库服务分开部署到不同的服务器上,显著提高两者各自性能。
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应⽤服务集群架构

我们上线的服务受到用户的欢迎,用户访问量暴增,单台服务器已经无法满足需求。
服务器应用首先遇到瓶颈,商讨后,有两种解决发案:

  1. 垂直扩展 / 纵向扩展:通过购买性能更优、价格更⾼的应⽤服务器来应对更多的流量。
    这种⽅案的优势在于完全不需要对系统软件做任何的调整;但劣势也很明显:硬件性能和价格的增⻓关系是⾮线性的,意味着选择性能 2 倍的硬件可能需要花费超过 4 倍的价格,其次硬件性能提升是有明显上限的。

  2. ⽔平扩展 / 横向扩展:通过调整软件架构,增加应⽤层硬件,将⽤⼾流量分担到不同的应⽤层服务器上,来提升系统的承载能⼒。
    这种⽅案的优势在于成本相对较低,并且提升的上限空
    间也很⼤。但劣势是带给系统更多的复杂性,需要技术团队有更丰富的经验

当然也可以进行软件优化来解决问题,但是这对程序猿的要求很高,需要通过性能测试区对症下药,也同样是有上限的。

我们选择了水平扩展方式,但是,为了保证用户的请求被平均的分配的每一台应用服务器上,需要⼀个专⻔的系统组件做流量分发-----负载均衡,这就可以说是分布式系统了。

引入分布式后,系统的复杂程度大大提高,出bug的概率也会更高。

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负载均衡软件:Nginx、HAProxy、LVS、F5 等

读写分离 / 主从分离架构

我们通过水平扩展方式,引入多台应用服务器并设计好了负载均衡服务器后,我们解决了用户请求量增加的问题,但是,这些请求最终都会从数据库读写数据,到⼀定程度之后,数据库服务器就会达到极限,称为系统承载能⼒的瓶颈点。
我们可以像扩展应⽤服务器⼀样扩展数据库服务器么?答案是否定的,因为数据库服务有其特殊性:如果将数据分散到各台服务器之后,数据的⼀致性将⽆法得到保障。

所谓数据的⼀致性
此处是指:针对同⼀个系统,⽆论何时何地,我们都应该看到⼀个始终维持统⼀的数据。想象⼀下,银⾏管理的账⼾⾦额,如果收到⼀笔转账之后,⼀份数据库的数据修改了,但另外的数据库没有修改,则⽤⼾得到的存款⾦额将是错误的。

我们采⽤的解决办法是这样的,保留⼀个主要的数据库作为写⼊数据库,其他的数据库作为从属数据库。从库的所有数据全部来⾃主库的数据,经过同步后,从库可以维护着与主库⼀致的数据。然后为了分担数据库的压⼒,我们可以将写数据请求全部交给主库处理,但读请求分散到各个从库中。

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冷热分离架构

随着访问量继续增加,发现业务中⼀些数据的读取频率远⼤于其他数据的读取频率。我们把这部分数据称为热点数据,与之相对应的是冷数据。针对热数据,为了提升其读取的响应速度,可以增加本地缓存,并在外部增加分布式缓存。

对于大多数的业务来说,通常会出现 二八现象,80%的访问量是冲着那20%的热点数据去的,我们将热点数据放入缓存,能把绝⼤多数请求在读写数据库前拦截掉,⼤⼤降低数据库压⼒。

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相关软件:
Memcached、Redis 等缓存软件

垂直分库

随着业务的数据量增⼤,⼤量的数据存储在同⼀个库中已经显得有些⼒不从⼼了,所以可以按照业务,将数据分别存储。

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微服务架构

随着⼈员增加,业务发展,我们将业务分给不同的开发团队去维护,每个团队独⽴实现⾃⼰的微服务。
将之前的复杂的服务器拆分成更多的,功能较为单一,更小的服务器。降低了维护服务器的难度,但是服务器的数量和种类更多了。
也会降低业务整体的性能,因为各个拆分出来的服务要进行网络通信,而网络通信的速度可能会比硬盘的读取速度还慢。

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03-23 22:47