企业低成本万能架构

企业软件应用架构层出不穷(这里的应用架构是指偏后端服务的软件架构)每个企业由各自业务形态,技术栈,技术路线,技术实力不同,各自架构方案,技术选型各有各的不同,千姿百态,正所谓:“百花齐放,尽吐芬芳”。

没有最好架构,只有当前最适合的架构方案,也没有完美架构,只有持续迭代演进的架构。

有没有一种万能通用应用服务软件架构呢?今天我们来聊聊我眼中的“万能”架构。

所谓万能,也不是真正的万能!

我这里提两个指标:

1、适用于大多数企业的大多数业务场景(70%以上);

2、在满足业务条件下企业投入成本要求最小化,包括:(软硬件成本+人员学习成本+实施成本+运维成本)。

 

1、极简之万能架构

应用服务+MySQL+Redis+ES

这是极简的架构搭配基本上可以满足70~80%的企业应用业务场景,应用服务开发语言不限,企业根据自己团队善长技术方向就行,例如:PHP,C#,JAVA,go,python,ruby等。

MYSQL开源免费、稳定、可靠、安装简单,只要搞过web开发的人都熟悉,接入成本极低、运维成本较低(相比其他关系型数据库);

Redis开源免费、高性能、稳定、可靠,基本搞过软件开发的人都会,接入成本、运维成本极低;

ElasticSearch开源免费、高性能、稳定、可靠,大多数开发人员都会使用,接入成本低,运维成本有那么点高。

MYSQL+Redis+ElasticSearch这三者组合,可以满足大多数业务应用场景,一般企业都可以考虑这种架构方式,简单高效。真的没有必要追求复杂的架构。

分布式锁,及查询少量稳定的数据,比如数据字典,redis基本上可以满足而且性极高,高并发也不怕;

ES安装稍微复杂一点,但也没有多复杂,机器性能要求高一些,要求稍微高配一点的机器,内存大和高速SSD硬盘。它在查询分页数据列表,查询亿级数据量毫秒级(当然是要求正确建立分片和有效索引前提下)。

如下图所示:

以上架构可以号称最简单的万能架构,一般在万级以内QPS可以顶得住的,而绝大多数企业应用实际上也没有那么大的并发量级

但万一有些特殊的业务场景并发远不止是万级的,特别面向互联网消费者用户量级就要高得多了,如:10万级、百万级、千万级怎么办?

存在一些问题:

(1)应用怎么实现水平扩展?

(2)三大件单点风险比较高,怎么做高可用?

架构需要进一步扩展

2、极简万能架构之二

MYSQL+Redis+ES+Nginx (四个组件配置群集版)

这个架构增加了Nginx代理,从而可以实现应用服务水平扩展的能力,而nginx本身是开源免费,高性能、稳定,安装配置简单特点,非常适合在高并场景中做反向代理应用。

而Nginx本身也可配置多节点,通过虚拟IP即VIP实现高可用。

同时ES和Redis都可以配置部署多个节点,从而实现集群版本,这两个组件本身单机性能非常强悍。加上集群配置,几乎可以高枕无忧一段时间了。

另外MYSQL可以配置集群版本,1主多从,为什么要用1主呢?因为单一主节点简单:程序实现简单、写入简单、配置部署也简单、运维也简单。高并发场景一般都是查多写少。

所以这种也能满足绝大多数企业应用的高并发场景。所以读多的情况下10万级以下QPS可以顶住的。达到10万级QPS,访问量算已经非常大的了,能达到这个量级,企业收入强大了,也不怕投入了

 

但是凡事有万一,万一真的是写多了怎么办,主库一个节点根本扛不住怎么办?

存在问题:

(1)一个主库写入是不够的?在高并发写入的时候肯定扛不住。

 

3、多读多写方案一

Mysql部署多主多从

读多上面分析过,问题不大,写多呢?方案很多,可以使用mysql多主架构部署,但是运维和部署复杂度也会提高很多。应用程序不用太多改动,相当于主库多一层代理,对上层调用透明。

多主存在的问题:

1、主与主双向同步复制问题;

2、主从复制同步问题

 

这里需要展开描述一下主主双向同步的问题。加个flag晚上有空再补充一下,现在有点忙。

 

4、多读多写方案二

Mysql分库分表

Mysql分库分表也是相当成熟的方案,可以用一些开源的中间件如:MyCat,ShardingJdbc等进行代理。查询和写入都实现分库分表,写入和查询性能能够实现较大的提升。

因为数据都散列到各个分片,数据规模打散。利用MyCat和ShardingJdbc组件作代理。

 

相应带的问题是:

1、应用程序处理逻辑会变得比较复杂;

2、数据打散之时,数据运营和运维会带来很多的不方面(例如:发现数据有一些问题,想上去查询分析一下数据,这就比较麻烦了,得从程序逻辑解析打散的算法,然后聚合起来再去查询)。

 

5、多读多写方案三

增加其他中间件缓冲

在写入多的情况,如果不想拆分数据库,可以增加一些中间来做缓解。

可以增加MQ组件,错峰填谷,异步排队慢慢处理,同时也需要增加熔断限制的组件,比如Sentinel组件,免费开源、配置使用简单、学习成本低。

Sentinel以流量为切入点,从流量控制、流量路由、熔断降级、系统自适应过载保护、热点流量防护等多个维度保护服务的稳定性。当然上面其他方案也增加此组件,根据业务场景需要选择是否使用,并不会冲突。

增加MQ组件(可以选择RabbitMQ或RocketMQ都是免费开源的),一方面可以解耦服务间的依赖,另一方面起到限流缓冲作用,让写入排队慢慢写入,不至于冲跨数据库。

 

增加Sentinel起到限流熔断降级作用,高并发条件下不至于服务被冲跨,但本性上只是保持服务高可用,并没有整个体上提高系统的并发量、吞吐量。

如果在百万级别以上并发量下,虽然系统可以实现高可用,但是大部分用户限流了阻挡在外面,用户体验并不友好!

 

6、多读多写方案四

使用NOSQL数据库替换

NOSQL数据库也有很多可选方案,这里推荐使用TIDB,不是广告!我们在生产实际业务使用验证过,按官方最低配置(一个集群最小要求7台高配服务器);TIDB高性能查询自然不用说本来就高性能(比Mysql高效得多了),我们写入并发TPS可以去到2万左右,这个已经是一个相当大的并发量。如果并发再提升也可以随时扩展。

TIDB是国产数据库,免费开源,使用KV底层实现上层关系型数据库,设计理念非常先进。TIDB本身就是定位为分布式数据库,可以根据自己业务量实现水平扩展,这个是相当了不起的产品。

使用TIDB的好处有哪些?

1、最大好处是原来的业务端代码基本不用改,切换数据源就可以了,100%兼容Mysql语法,当然如果你使用了Mysql一些特殊语法,如存储过程,特殊函数是不支持的。

2、可以承载高并发业务场景数据库水平扩展,多写多读都可以,可以高

 这种架构呢,基本在百万级并发量也是能扛得住的,因应用可以实现水平扩展,数据库也可以实现水平扩展,可以说是解决了两大核心关键问题。

当然坏处也有的,就是需要增加一笔不少的服务器资源费用,学习使用、运维有一定成本。说回来,如果说系统真有那么大流量说明公司业务大,业绩很好,也不必要在呼这点投入。

 

 

7、微服务体系下极简之万能架构

在SpringCloud体系下组件非常多,采用最简基本组件注册中心、配置中心和网关,其最简组合:Eureka+Gateway+Redis+Mysql+MQ

当然注册中心推荐nacos来代替。nacos是阿里团队免费开源、稳定、也同时支持多种协议(http、dubbo等);nacos除了注册中心作用之外自带配置中心,这样好个好处是减少额外部署一个配置中心。

(1)最简版SpringCloud微服务分层示意

(2)我们公司的微服务架构

这是几年前我们公司搭的微服务架构,这几年来没有什么太大改变。跑了几年下来也说明架构是稳定可靠的。

不过近期在搞云原生,是有较大改变,因还没有上线,没有验证生产实际情况下,所以新的架构还等一段时间再来分享。

 

(3)微服务混合体架构

这个架构是混合springcloud和dubbo两种微服务架构,曾经在我们的系统架构中存活过一段时间。因为有历史,早期使用了dubbo,后面改用SpringCloud体系。中间存在切换周期,其实一直保持两种微服务架构存在也是可以的。只不是调用者可能会混乱,当时我们为保持团队统一认识,减少误用的情况下,最后全切了SpringCloud体系。

 

8、总结

1、软件世界里没有“万金油”,选择低成本最适合于业务场景的应用软件架构就达到目的了;

2、所谓万能架构也是带有条件的,就是小规模业务量、访问量条件最低成本使用,推荐第一个极简万能方案;

3、微服务架构还有很多其他方案选择,目前来说Springcloud是相对比较低成本的架构设计方案。

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