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Java高并发:9种高效能高可用高并发的技术架构

2019-07-03 13:48

每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题及该问题解决方案的核心。这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复工作。 所谓网站架构模式即为了解决大型网站面临的高并发访问、海量资料、高可靠执行等一系列问题与挑战。为此,在实践中提出了许多解决方案,以实现网站高效能、高可靠性、易伸缩、可扩充套件、安全等各种技术架构目标。

1、分层

分层是企业应用系统中最常见的一种架构模式,将系统在横向维度上切分成几个部分,每个部分负责一部分相对简单并比较单一的职责,然后通过上层对下层的依赖和排程组成一个完整的系统。

在网站的分层架构中,常见的为3层,即应用层、服务层、资料层。

应用层,具体负责业务和检视的展示;

服务层,为应用层提供服务支援;

资料层,提供资料储存访问服务,如数据库、快取、档案、搜索引擎等。

分层架构是逻辑上的,在物理部署上,三层架构可以部署在同一个物理机器上,但是随着网站业务的发展,必然需要对已经分层的模组分离部署,即三层结构分别部署在不同的服务器上,使网站拥有更多的计算资源,以应对越来越多的使用者访问。

所以,虽然分层架构模式最初的目的,是规划软件清晰的逻辑结构,以便于开发维护。但在网站的发展过程中,分层结构对网站支援高并发,向分散式方向的发展至关重要。

2、冗余

网站需要7×24小时连续执行,那么就得有相应的冗余机制,以防某台机器宕掉时无法访问,而冗余则可以通过部署至少两台服务器构成一个丛集实现服务高可用。数据库除了定期备份还需要实现冷热备份。甚至可以在全球范围内部署灾备资料中心。

3、分隔

如果说分层是将软件在横向方面进行切分,那么分隔就是在纵向方面对软件进行切分。

网站越大,功能越复杂,服务和资料处理的种类也越多,将这些不同的功能和服务分隔开来,包装成高内聚低耦合的模组单元,不仅有助于软件的开发维护也便于不同模组的分散式部署,提高网站的并发处理能力和功能扩充套件能力。

大型网站分隔的粒度可能会很小。比如在应用层,将不同业务进行分隔,例如将购物、论坛、搜寻、广告分隔成不同的应用,有对立的团队负责,部署在不同的服务器上。

4、异步

使用异步,业务之间的讯息传递不是同步呼叫,而是将一个业务操作分成多个阶段,每个阶段之间通过共享资料的方法异步执行进行协作。

具体实现则在单一服务器内部可用通过多执行绪共享内存的方式处理;在分散式系统中可用通过分散式讯息伫列来实现异步。

异步架构的典型就是生产者消费者方式,两者不存在直接呼叫。

5、分散式

对于大型网站,分层和分隔的一个主要目的是为了切分后的模组便于分散式部署,即将不同模组部署在不同的服务器上,通过远端呼叫协同工作。分散式意味着可以使用更多的计算机完同样的工作,计算机越多,CPU、内存、储存资源就越多,能过处理的并发访问和资料量就越大,进而能够为更多的使用者提供服务。

在网站应用中,常用的分散式方案有一下几种.

分散式应用和服务:将分层和分隔后的应用和服务模组分散式部署,可以改善网站效能和并发性、加快开发和释出速度、减少数据库连线资源消耗。

分散式静态资源:网站的静态资源如JS、CSS、Logo图片等资源对立分散式部署,并采用独立的域名,即人们常说的动静分离。静态资源分散式部署可以减轻应用服务器的负载压力;通过使用独立域名加快浏览器并发载入的速度。

分散式资料和储存:大型网站需要处理以P为单位的海量资料,单台计算机无法提供如此大的储存空间,这些数据库需要分散式储存。

分散式计算:目前网站普遍使用Hadoop和MapReduce分散式计算框架进行此类批处理计算,其特点是移动计算而不是移动资料,将计算程式分发到资料所在的位置以加速计算和分散式计算。

6、安全

网站在安全架构方面有许多模式:通过密码和手机校验码进行身份认证;登入、交易需要对网络通讯进行加密;为了防止机器人程式滥用资源,需要使用验证码进行识别;对常见的XSS攻击、SQL注入需要编码转换;垃圾资讯需要过滤等。

8、自动化

具体有自动化释出过程,自动化程式码管理、自动化测试、自动化安全检测、自动化部署、自动化监控、自动化报警、自动化失效转移、自动化失效恢复等。

8、丛集

对于使用者访问集中的模组需要将独立部署的服务器丛集化,即多台服务器部署相同的应用构成一个丛集,通过负载均衡装置共同对外提供服务。

服务器丛集能够为相同的服务提供更多的并发支援,因此当有更多的使用者访问时,只需要向丛集中加入新的机器即可;另外可以实现当其中的某台服务器发生故障时,可以通过负载均衡的失效转移机制将请求转移至丛集中其他的服务器上,因此可以提高系统的可用性。

9、快取

快取目的就是减轻服务器的计算,使资料直接返回给使用者。在现在的软件设计中,快取已经无处不在。具体实现有CDN、反向代理、本地快取、分散式快取等。

使用快取有两个条件:访问资料热点不均衡,即某些频繁访问的资料需要放在快取中;资料在某个时间段内有效,不过很快过期,否在会因为资料过期而脏读,影响资料的正确性。

本文转载于CSDN,原文:https://blog.csdn.net/guolong1983811/article/details/78604814

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