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架構的演進

2023-03-29 08:31:15 後端開發

架構的演進

傳統單體應用架構

十多年前主流的應用架構都是單體應用,部署形式就是一臺服務器加一個資料庫,在這種架構下,運維人員會小心翼翼地維護這臺服務器,以保證服務的可用性,

單體應用架構面臨的問題

隨著業務的增長,這種最簡單的單體應用架構很快就面臨兩個問題,首先,這里只有一臺服務器,如果這臺服務器出現故障,例如硬體損壞,那么整個服務就會不可用;其次,業務量變大之后,一臺服務器的資源很快會無法承載所有流量,

解決這兩個問題最直接的方法就是在流量入口加一個負載均衡器,使單體應用同時部署到多臺服務器上,這樣服務器的單點問題就解決了,與此同時,這個單體應用也具備了水平伸縮的能力,

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微服務架構

1. 微服務架構演進出通用服務

隨著業務的進一步增長,更多的研發人員加入到團隊中,共同在單體應用上開發特性,由于單體應用內的代碼沒有明確的物理邊界,大家很快就會遇到各種沖突,需要人工協調,以及大量的 conflict merge 操作,研發效率直線下降,

因此大家開始把單體應用拆分成一個個可以獨立開發、獨立測驗、獨立部署的微服務應用,服務和服務之間通過 API 通訊,如 HTTP、GRPC 或者 DUBBO,基于領域驅動設計中 Bounded Context 拆分的微服務架構能夠大幅提升中大型團隊的研發效率,

2. 微服務架構給運維帶來挑戰

應用從單體架構演進到微服務架構,從物理的角度看,分布式就成了默認選項,這時應用架構師就不得不面對分布式帶來的新挑戰,在這個程序中,大家都會開始使用一些分布式服務和框架,例如快取服務 Redis,配置服務 ACM,狀態協調服務 ZooKeeper,訊息服務 Kafka,還有通訊框架如 GRPC 或者 DUBBO,以及分布式追蹤系統等,

除分布式環境帶來的挑戰之外,微服務架構給運維也帶來新挑戰,研發人員原來只需要運維一個應用,現在可能需要運維十個甚至更多的應用,這意味著安全 patch 升級、容量評估、故障診斷等事務的作業量呈現成倍增長,這時,應用分發標準、生命周期標準、觀測標準、自動化彈性等能力的重要性也更加凸顯,

云原生

1. 基于云產品架構

一個架構是否是云原生,就看這個架構是否是長在云上的,這是對“云原生”的簡單理解,這個“長在云上”不是簡單地說用云的 IaaS 層服務,比如簡單的 ECS、OSS 這些基本的計算存盤;而是應該理解成有沒有使用云上的分布式服務,比如 Redis、Kafka 等,這些才是直接影響到業務架構的服務,微服務架構下,分布式服務是必要的,原來大家都是自己研發這樣的服務,或者基于開源版本自己運維這樣的服務,而到了云原生時代,業務則可以直接使用云服務,

另外兩個不得不提的技術就是 Docker 和 Kubenetes,其中,前者標準化了應用分發的標準,不論是 Spring Boot 寫的應用,還是 NodeJS 寫的應用,都以鏡像的方式分發;而后者在前者的技術上又定義了應用生命周期的標準,一個應用從啟動到上線,到健康檢查,再到下線,都有了統一的標準,

2. 應用生命周期托管

有了應用分發的標準和生命周期的標準,云就能提供標準化的應用托管服務,包括應用的版本管理、發布、上線后的觀測、自愈等,例如對于無狀態的應用來說,一個底層物理節點的故障根本不會影響到研發,因為應用托管服務基于標準化應用生命周期可以自動完成騰挪作業,在故障物理節點上將應用的容器下線,在新的物理節點上啟動同等數量的應用容器,可以看出,云原生進一步釋放了價值紅利,

在此基礎上,由于應用托管服務能夠感知到應用運行期的資料,例如業務流量的并發、cpu load、記憶體占用等,業務就可以配置基于這些指標的伸縮規則,再由平臺執行這些規則,根據業務流量的實際情況增加或者減少容器數量,這就是最基本的 auto scaling——自動伸縮,這能夠幫助用戶避免在業務低峰期限制資源,節省成本,提升運維效率,

本文總結

在架構的演程序序中,研發運維人員逐漸把關注點從機器上移走,希望更多地由平臺系統管理機器,而不是由人去管理,這就是一個對 Serverless 的樸素理解,

本文部分內容摘抄自網路

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