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代码层扩展
架构层扩展

设计具备良好可扩展性的系统，有两个思考角度：

• 从业务深入理解，对可预计的业务变化进行预测。
• 从技术维度，利用扩展性好的技术，实现对变化的封装。

复杂度第二个来源：高可用

稍微看一下高可用的定义

系统无中断地执行其功能的能力，代表系统的可用性程度，是进行系统设计时的准则之一。
系统的高可用方案本质上通过“冗余”来实现高可用。

组成双机热备的方案主要的三种方式分别为：基于共享存储（磁盘阵列）的方式，全冗余方式和复制方式。

计算高可用：指的是无论在哪台机器上进行计算，同样的算法和输入数据，产出的结果都是一样的。（单机变双机）
存储高可用：将数据从一台机器搬到另一台机器，需要经过线路传输。（银行账户存钱余额中不同机房传输存在延迟，可能会导致用户体验下降）

存储高可用不可能同时满足“一致性、可用性、分区容错性”。

高可用常见的决策方式：
1、独裁式
存在一个独立的决策主体，负责收集信息然后进行决策。
所有冗余的个体，为上报者，将状态信息发送给决策者。
2、协商式
两个独立的个体通过交流信息，根据规则进行决策。
3、民主式
多个独立的个体通过投票的方式来进行状态决策。（如ZooKeeper集群在选举leader Paxos）

架构预测变化的复杂性在于：

• 不能每个设计点都考虑可扩展性。
• 不能完全不考虑可扩展性。
• 所有的预测都存在出错的可能性。

架构设计三原则：

• 合适原则：“合适优于业界领先”。
• 简单原则：“简单优于复杂”。
• 演化原则：“演化优于一步到位”。

架构设计步骤

• 第一步：识别复杂度（按优先级排序解决高性能、高可用、可扩展等几个方面）

• 第二步：设计备选方案（成熟的软件技术：高可用的主备方案、集群方案，高性能负载均衡，多路复用，可扩展的分层，插件化等技术）
  现有的成熟技术：
  1、NoSQL:键值存储.
  2、Hadoop大文件存储方案（集群方案+数据复制方案）.
  3、Docker虚拟化，基础是LXC.
  4、LevelDB文件存储结构是Skip List.

• 第三步：评估和选择备选方案

• 第四步：详细方案设计

Nginx负载均衡策略：

• 轮询（默认）
  每个请求按时间顺序逐一分配到不同后端服务器，后端服务器分配的请求数基本一致。
• 加权轮询
  根据权重来进行轮询，权重高的服务器分配的请求更高。（如新老服务器混用）
• ip_hash
  每个请求按访问IP的hash结果分配，用于解决session问题。如购物车应用
• fair
  按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配，最大化平衡各后端服务器压力
• url_hash
  按访问url的hash结果来分配请求，每个url定向到同一个后端服务器，适用于后端服务器能够将ulr的响应结果缓存的情况。

读写分离原理

读写分离基本实现

• 数据库服务器搭建主从集群，一主一从，一主多从都可以。
• 数据库主机负责读写操作，从机只负责读数据。
• 数据库主机通过复制将数据同步到从机，每台数据库服务器都存储了所有的业务数据。
• 业务服务器将写操作发给数据库主机，将读操作发给数据库从机。
  读写分离两个细节点：主从复制延迟和分配机制
  如刚注册完立即登陆提示还没有注册
  解决主从复制延迟的常见方法：
  1、写操作后的读操作指定发给数据库主服务器。
  2、读从机失败后在读一次主机。
  3、关键业务读写操作指向主机，非关键业务采用读写分离。

分配机制

分配机制两种方式：程序代码封装和中间件封装
程序封装特点：

• 实现简单，可以根据业务做较多定制化功能。
• 每个编程语言要自己实现一次，无法通用。
• 故障情况下如果主从发生切换，则可能需要所有系统都修改配置并重启。
  中间件封装指的是独立一套系统出来，实现读写操作分离和数据库服务器连接的管理。
  数据库中间件特点：
• 能够支持多种编程语言。
• 数据库中间件支持完整SQL语法和数据库服务器的协议。
• 数据库中间件自己不执行真正的读写操作，但所有数据库操作请求都要经过中间件，对性能要求高。
• 数据库主从切换对业务服务器无感知，数据库中间件可以探测数据库服务器的主从状态。

高性能数据库集群：分库分表
读写分离只分散了数据库读写操作的压力，但没有分散存储压力。