六种常见的系统架构it小林

1、当前,常见的系统架构设计有以下几种:

一、单库单应用架构

这种架构是最简单,我们在学习阶段,基本都会采取这种模式,除了专门针对各种架构的学习。

这种模式的设计图一般如下,

这种设计一般只有一个数据库,一个业务应用层,一个后台管理系统,所有的业务都是用业务层完成的,所有的数据也都是存储在一个数据库中,好一点会由数据库的同步,虽然比较简单,但是还是很实用的。

优点:结构简单、开发速度快、实现简单,用于产品的第一版等有原型验证需求。

缺点:性能较差、基本没有高可用、扩展性差,不适用于大规模部署、应用等生产环境。

二、内容分发架构

基本上所有的大型网站都或多或少地采用这种架构,常见的应用场景一般是采用CDN技术把网页、图片、css、js等这些静态资源分发到离用户最近的服务器。

这种模式的设计一般如下。

这种模式跟单库单应用的模式多了一个CDN、一个云存储OSS(如阿里云OSS)。

流程一般如下:

1、上传的时候,用户选择本地机器上的一个图片进行上传;

2、程序把这个图片上传到云存储OSS上,并返回该图片的一个URL;

3、程序把这个URL字符串存储在业务数据库中,上传完成;

4、查看的时候,程序从业务数据库得到该图片的URL;

5、程序通过DNS查询到这个URL的图片服务器;

6、智能DNS会解析这个URL,得到于用户最近的服务器(或集群)的地址A;

7、然后把服务器上的图片返回给程序;

8、程序显示该图片,查看完成。

优点:资源下载快,无需过多的开发与配置,同时也减轻了后端服务器对资源的存储压力,减少带宽的使用。

缺点:目前来说OSS、CDN的加个还是稍微优点贵的,只适用于中小规模的应用,另外由于网络传输延迟、CDN的同步策略等,会有一些一致性、更新慢方面的问题。

三、读写分离架构

设计图如下:

这种模式相比较单库应用模式来说,多了几个部分,一个是业务数据库的主从分离,一个是引入ES。

场景一:全文关键字检索

ES较Solr配置简单、使用方便,所以选用他。另外,ES支持横向扩展,理论上没有这个性能的瓶颈。同时,还支持各种插件、自定义分词器等,可扩展性较强。而且ES还能实现分页、排序、分组、页面等功能。

一般的流程如下:

场景二:大量的普通查询

我们的业务中的大部分辅助性的查询,如:取钱的时候,先查询余额,根据用户的ID查询用户的记录,取得该用户最新的一条取钱记录,我们肯定是要天天用到的,而且用的还非常多。与此同时,我们的写入请求也是非常多,导致大量的写入、查询操作到同一数据库,然后,数据库挂了,系统挂了,这就很难受了。因此,要求我们必须分散数据库的压力,一个在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,读的时候读分库。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。

优点:减少数据库的压力,理论上提供无限高的读性能,简介提高业务(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。

四、微服务架构

传统的软件开发到一定阶段,经常会遇到以下问题:

微服务模式的设计一般如下:

如图所示,把业务分块,做了垂直切分,切成了一个个独立的系统,每个系统各自衍化,有自己的库、缓存、ES等腐竹系统,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。

对于问题一:由于拆分成多个子系统,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,所有数据库的压力变小;

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,不会所有功能不可用,从而解决一个数据库挂了,导致所有的功能都不可用的情况;

对于问题三、四:也因为拆分得到了解决,各个子系统都有自己独立的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;

对于问题五:子系统A发生改变,需要上线,那么我们只需要编译A,然后上线就可以了,不需要其他系统做同样的的事情;

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

对于问题八:不同的子系统需要不同的权限,这个问题也优雅的解决了;

对于问题九:暂时控制住复杂性,我只需要控制好大方面,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。

在此,所有问题得到解决!

但是,副作用也随之而来,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,这个就不展开来讲了。

所以说,在这个模式来说,最难把握的是度,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,一个比较可行的方法是:能不分就不分。

优点:相对高性能,可扩展性强,高可用,适用于中等以上规模公司架构。

缺点:复杂、度不好把握。指不仅需要一个能再高层把控大方向、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!

五、多级缓存架构

这种模式是应对超高查询压力的普遍采用的一种策略,基本的思想就是在所有链路的地方,能加缓存就加缓存,设计如下:

如图所示,一般在三个地方加入缓存,一个是客户端处,一个是API网关处,一个是具体的后端业务处。

后端业务处理:Redis、Jvm等等。

实践中,要结合具体的实际情况,综合利用各级缓存技术,使得各种请求最大程度的在到达后端业务之前就被解决掉,从而减少后端服务器压力、减少占用带宽、增强用户体验。

优点:抗住大量读请求,减少后端压力。

缺点:数据一致性问题较为突出,容易发生雪崩,即:如果客户端缓存失效、API网关缓存失效,那么所有的大量请求瞬间压向后端业务系统,后果可想而知。

六、分库分表架构

这种模式主要解决单表写入、读取、存储压力过大,从而导致业务缓慢甚至超时,交易失败,容量不够的问题。一般有水平切分和垂直切分两种,这里主要介绍水平切分。这个模式也是技术架构迭代演进的必经之路。

设计如图

如上图,把一张表分到了几个不同的库中,从而分担压力。是不是很笼统?哈哈,那我们接下来就详细的讲解一下,首先澄清几个概念,如下:

主机:硬件,指一台物理机,或虚拟机,有自己的CPU,内存,硬盘等。

实例:数据库实例,如一个MySql服务进程,一个主机可以有多个实例,不同的实例有不同的进程,监听不同的端口。

库:指表的集合,如学校库,可能包含教师表、学生表、食堂表等等,这些表在一个库中。一个实例中可以有多个库,库与库之间用库名来区分。

表:库中的表,不必多说,不懂的就不用往下看了,不解释。

主机:这是最主要的也是最重要的点,本质上分库分表是因为计算与存储资源不够导致的,而这种资源主要由物理机,主机提供的,毕竟没有可用的计算资源,怎么分效果都不是太好。

THE END
1.系统架构设计定义系统架构设计包括哪些内容二、系统架构设计的内容 系统整体结构:确定系统的层次结构、模块划分以及各模块之间的关系。这包括硬件和软件的集成方式、系统间的交互方式等。 模块划分:将系统划分为若干个相对独立的模块,每个模块负责完成特定的功能。模块划分应遵循高内聚低耦合的原则,以提高系统的可维护性和可扩展性。 https://blog.csdn.net/weixin_57763462/article/details/141072579
2.系统架构设计包括哪些内容和要求呢在软件开发领域,系统架构设计是至关重要的一环,它涉及软件系统的整体规划、设计、构建以及整合。特别是在软考中,系统架构设计更是一个重要的考察点。本文将深入探讨系统架构设计的主要内容和要求。 一、系统架构设计的主要内容 系统架构设计是一个综合性的过程,涵盖了多个方面: https://blog.51cto.com/u_16236569/11384087
3.系统架构有哪些?全面解析及应用系统架构师是系统架构设计的核心,他们负责定义系统的整体结构和组件之间的交互。系统架构师需要具备广泛的知识,包括硬件平台、软件平台和系统接口等方面。他们通过架构描述语言(ADL)来表达系统架构,确保设计的清晰性和可理解性。此外,系统架构师还需要考虑系统的可扩展性、灵活性和安全性,确保系统能够应对未来的需求和挑战https://www.feishu.cn/content/system-architecture-analysis-and-application
4.系统架构设计师关于系统架构(上)腾讯云开发者社区系统架构 (System Architecture)是系统的一种整体的高层次的结构表示,是系统的骨架和根基,支撑和链接各个部分,包括组件、连接件、约束规范以及指导这些内容设计与演化的原理,它是刻画系统整体抽象结构的一种手段。系统架构设计的目的是对需要开发的系统进行一系列相关的抽象,用于指导系统各个方面的设计与实现,架构设计在https://cloud.tencent.com/developer/article/2446221
5.系统架构师考点系统架构设计(上)业界新闻大家好。今天我来总结一下系统架构设计相关的考点。这块考点是重中之重,每年上午场客观题占20-25分左右,下午案例题也会考到,下午论文也会考到。大家要好好学学这部分内容。 一、软件架构概述 软件架构是指从需求分析到软件设计之间的过渡过程。架构设计就是需求分配,将满足需求的职责分配到组件上。 https://www.jindouyun.cn/document/industry/details/226202
6.没对比就没伤害:什么才是真正的架构设计?架构五、横向架构 六、总结 一、什么是架构 前面多处提到了“架构”这个词,架构架构,到底什么是架构?,每个人都有不同的理解,实际工作中,对于同一张架构设计图,由于不同的人对于“架构”、“系统”、“模块”这些相关概念的理解不一,讨论的时候往往很难形成统一结论。 https://dbaplus.cn/news-141-6284-1.html
7.全方位了解架构设计,架构知识体系汇总!在软件行业,对于什么是架构,都有很多的争论,每个人都有自己的理解。 此君说的架构和彼君理解的架构未必是一回事。 我们主要针对互联网服server系统(类似网站)来定义架构:架构是系统的骨架,支撑和链接各个部分,包括组件、连接件、约束规范,以及指导这些内容设计与演化的原理。 https://maimai.cn/article/detail?fid=1671931386&efid=AQTeu1bExd40o_jo07iZoA
8.初学者指南:系统架构设计入门教程系统架构设计是软件工程中的重要组成部分,旨在确保系统的可维护性、可扩展性以及可重用性。 系统架构设计的重要性 系统架构设计的重要性体现在以下几个方面: 业务需求满足:明确的系统架构设计能够确保系统能够满足业务需求,包括功能性需求、非功能性需求等。 可维护性:良好的架构设计使得系统更容易维护和更新。例如,https://www.imooc.com/article/361172