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通用软件系统架构设计

 1 year ago
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一、高可用的软件系统设计原则

1、进行集群化设计，无单点故障，支持纵向和横向扩容

2、能够进行模块化拆分，系统之间可以通过服务化方式相互调用和组合

有时，研发为了配合产品团队，保障产品的快速开发上线和迭代，前期使用单机版架构开发和部署。这样做在前期业务量较少的时候是较为方便和节省时间的。但出来混，迟早是要还的。随着用户数和业务量的增长，单机版很快就达到瓶颈，这时再去重新设计整个软件架构，将单点拆分和模块拆分，相当于要推翻整个系统，重新开发，非常浪费时间。

3、数据持久化存储（数据库系统和文件系统），可以灵活调配和修改配置；数据库配合中间件，可以对数据库集群操作；每个模块的数据库和表可以拆分到不同的物理机上

4、使用 Memcached 和 Redis 缓存架构

5、耗时操作异步队列化，提升业务集群的 IO 吞吐量

二、高可用的软件系统设计架构举例

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如图所示，采用的架构包括：

1、负载均衡

其中又可以以如下方式实现：

  • HTTP 重定向
  • DNS 负载均衡
  • 反向代理负载均衡
  • IP 负载均衡

2、URL 路由

可以将业务模块拆分，使用 Nginx 服务器将不同模块映射到不同的 URL 。以一个视频软件为例，可以将用户、评论、视频和图片分别映射到如下地址：

upstream member_server{ server 192.168.3.11upstream comment_server{ server 192.168.3.12upstream image_server{ server 192.168.3.13upstream video_server{ server 192.168.3.14server { listen 80; server_name www.daguanren.cc; root /Users/daguanren/demo/www; set $node_port 8360; index index.js index.html index.htm; if ( -f $request_filename/index.html ){ rewrite (.*) $1/index.html break; if ( !-f $request_filename ){ rewrite (.*) /index.js; location = /member { proxy_http_version 1.1; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_set_header Host $http_host; proxy_set_header X-NginX-Proxy true; proxy_set_header Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection "upgrade"; proxy_pass http://member_server:$node_port$request_uri; proxy_redirect off; location = /comment { proxy_http_version 1.1; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_set_header Host $http_host; proxy_set_header X-NginX-Proxy true; proxy_set_header Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection "upgrade"; proxy_pass http://comment_server:$node_port$request_uri; proxy_redirect off; location = /image { proxy_http_version 1.1; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_set_header Host $http_host; proxy_set_header X-NginX-Proxy true; proxy_set_header Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection "upgrade"; proxy_pass http://image_server:$node_port$request_uri; proxy_redirect off; location = /video { proxy_http_version 1.1; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_set_header Host $http_host; proxy_set_header X-NginX-Proxy true; proxy_set_header Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection "upgrade"; proxy_pass http://video_server:$node_port$request_uri; proxy_redirect off; location ~ /static/ { etag on; expires max;nginx

3、业务集群系统

例如本例所使用的基于 Node.JS 的 ThinkJS 集群作为业务服务器，每台服务器处理上一步映射过来的对应的 URL 业务逻辑。

4、缓存集群

主要是以 Memcached 和 Redis 为主的缓存服务器，Memcached 主要用来作为一级缓存，单核单线程处理简单的 Key-Value 对请求，相比于 Redis 更为成熟可靠，后者用来做二级缓存集群。

5、数据库集群

这里又包括主从数据库，读写分离，同步备份等架构。

补充两个衡量数据库服务器能力的标准参数：IOPS 和最大连接数，如下图阿里云所展示的

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IOPS：

IOPS 为 Input Output Per Second 的缩写。即每秒的输入输出量(或读写次数)，计算如下：

IPOS = 1000 ms / (磁盘寻道时间 + 磁盘旋转延迟)

对于常见的每分钟 7200 rpm 转的机械硬盘来说，理论上每毫秒的旋转延迟大约为：60*1000/7200/2 = 4.17ms，物理寻道时间大概为 9 ms。

故 IOPS = 1000 / (4.17+9) = 76

最大连接数：

服务器同时最大连接数，如果最大是一百，那么即使有一千个用户访问，但最多同时也只能有一百个用户访问数据库。它是响应客户端连接的最大进程数。而不一定是访问电脑台数，因为一台电脑可以发多个进程。达到最大连接数后，新的数据库连接无法再次发起。之前的链接保持正常。

http://blog.51cto.com/frankch/1787617

http://blog.csdn.net/star890124/article/details/52004138

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