【架构设计】高并发架构实战：从需求分析到系统设计

 

写在前面 

很多软件工程师的职业规划是成为架构师，但是要成为架构师很多时候要求先有架构设计经验，而不做架构师又怎么会有架构设计经验呢？那么要如何获得架构设计经验呢？

1 高并发是什么

高并发是指系统在同一时间内处理的请求量非常大，通常是指每秒处理的请求量达到数千到数百万级别。

在互联网应用中，高并发是一个非常常见的问题，因为随着用户数量的增加，系统需要处理的请求量也会越来越大。

高并发的处理需要系统在短时间内处理大量的请求，因此对系统的稳定性和性能提出了很高

的要求。

1.1 常见的方法

为了解决高并发问题，需要在系统架构、设计和运维等方面进行优化，一些常见的方法包括：

1. 分布式架构：采用分布式架构可以将系统拆分成多个子系统，每个子系统只处理一部分请求，这样可以减轻单个系统的负载。

2. 缓存机制：通过缓存机制可以将一些常用的数据缓存起来，减少对数据库的访问，从而提高系统的性能。

3. 负载均衡：采用负载均衡可以将请求均匀分配到多个服务器上，避免单个服务器过载，从而提高系统的可用性和性能。

4. 数据库优化：对数据库进行优化可以提高系统的性能，包括合理使用索引、分库分表、读写分离等方面。

5. 异步处理：采用异步处理可以将一些耗时的任务放到后台进行处理，从而避免对前端请求的阻塞，提高系统的并发处理能力。

总之，高并发是一个非常重要的问题，需要在系统架构、设计和运维等方面进行全面的优化，从而提高系统的性能和稳定性，保证系统能够正常处理大量的请求。

2 问题思考 

如何获得架构设计经验呢？

一方面可以通过工作来学习，观察所在团队的架构师是如何工作的，协助他做一些架构设计和落地的工作。同时，思考如果你是架构师，你将如何完成工作，哪些地方可以做得更好。

另一方面，也可以通过阅读来学习，看看那些典型的、耳熟能详的应用系统是如何设计的。同样，你也可以在阅读的过程中思考：如果你是这个系统的架构师，将如何进行设计？如何输出你的设计结果？哪些关键设计需要进一步优化？

通过这样不断地学习和思考，你就会不断积累架构设计的经验，等你有机会成为架构师的时候，就可以从容不迫地利用你学习与思考获得的经验和方法，开始你的架构师职业生涯。

2.2 图书推荐 

现在，知名技术畅销书作者李智慧老师的全新力作，基于真实经典案例改编的《高并发架构实战：从需求分析到系统设计》纸书终于出版！

2.3 详细介绍 

从需求分析到系统设计，通过八大维度、18个案例，全面介绍高并发系统的设计方法、核心技术与架构实践 

我们知道，“高并发”是现在系统架构设计的核心，也是很多大厂的关注焦点。一个架构师如果设计、开发的系统不支持高并发，那简直不好意思跟同行讨论。在应聘大厂架构师岗位的时候，如果你对高并发架构说不出什么，恐怕面试就凶多吉少了。 

在架构设计领城，高并发的历史非常短暂，这一架构特性是随着移动互联网的发展才逐渐变得重要起来的。

 2.4 现状分析

现在有很多大型互联网应用系统的用户是分布在全球的，用户体量动辄十几亿。这些用户即使只有千分之一同时访问系统，也会产生一百万的并发访问量。

因此，高并发是现在大型互联网系统必须面对的挑战，当同时访问系统的用户不断增加时，要消耗的系统计算资源也会不断增加。

所以系统需要更多的 CPU 和内存去处理用户的计算请求，需要更多的网络带宽去传输用户的数据，也需要更多的硬盘空间去存储用户的数据。而当消耗的资源超过了服务器资源极限的时候，服务器就会崩溃，整个系统将无法正常使用。

3 几大场景 

3.1 足够真实的高并发系统设计场景

大家看过了不少高并发系统设计的技术资料之后，你可能还是会有这样的困惑：为什么我还是对设计一个完整的高并发系统没有概念？

这主要是因为你学习的是具体的高并发架构知识，而不是学习一个完整的高并发系统如何设计，所以也就无法形成一个整体的系统架构设计思路。

《高并发架构实战：从需求分析到系统设计》的所有案例都是基于真实场景的，甚至有些案例本身就是由真实设计文档改编的。案例都是针对我们日常接触的各种高并发应用，比如微博、短视频、网约车、网盘、搜索引擎等，具体又分为高并发系统的海量数据处理架构、高性能架构、高可用架构以及安全架构。

在学习这些系统架构设计案例的时候，一方面可以学习各种应用系统如何进行整体设计，另一方面也可以学习高并发系统架构设计的模式和技巧，两者结合起来，就是一个完整的高并发系统设计的知识体系。

3.2 贴合工作场景的设计文档形式

你可能会觉得设计文档和自己关系不大：

• 一是平时不怎么写，也不愿意写，觉得写文档价值不大；
• 二是自己不擅长写文档，觉得写也写不好，甚至不太知道设计文档该怎么写。

但工作了这么多年，我发现写东西可以帮助人更好地思考。

技术人员如果不写设计文档，就会缺少对技术的深刻思考，缺乏对技术方案的优点和缺点的系统认识，也就不知道如何找到更好的技术和更合理的方案。很显然，这会阻碍技术人员的职业发展。

不仅如此，如果不写设计文档，缺乏对技术的深度思考，那么开发出来的软件就缺乏创新，产品在市场上就缺乏竞争力。

可以粗暴一点地说：没有设计文档就没有设计，没有设计就没有技术的进步。

所以，本书将以软件设计文档的形式去展现一系列软件的系统架构设计，这些设计文档的风格是相对统一的。

希望你可以在这些“重复”的设计文档所展现的组织方式、软件建模与架构方式中，掌握一般的软件设计方法和软件设计文档的写作方法。

3.3 求同存异的典型系统架构案例

本书精挑细选了18个系统架构案例，这些案例大多是目前大家比较关注的高并发、高性能、高可用系统。

它们是高并发架构设计的优秀“课代表”，它们的技术可以解决现有的80%以上的高并发共性问题。

所以在阅读文档的过程中，你可以进一步学习与借鉴这些典型的分布式互联网系统架构，构建起自己的系统架构设计方法论，以指导自己的工作实践。

为了避免每篇文档中都出现大量重复、雷同的设计，本书在内容方面进行了取舍，精简了一些常规的、技术含量较低的内容，而尽量介绍那些有独特设计思想的技术点，尽可能做到在遵循设计文档规范的同时，又突出每个系统自己的设计重点。

此外，本书中还有一部分设计是针对大型应用系统的，比如限流器、防火墙、加解密服务、大数据平台等。

但需要强调一点，本书会针对这些知名的大厂应用重新进行设计，而不是分析现有应用是如何设计的。

• 一方面，重新设计完全可以按自己的意愿来，不管是设计方案还是需求分析、性能指标估算，都是一件很有意思的事；
• 另一方面，因为现有应用中的某些关键设计并没有公开，我们要想讨论清楚这些高并发应用的架构设计，没有现成的资料，还是需要自己进行分析并设计。

所以很多案例的设计文档都有需求分析，用于估算重新设计的系统需要承载的并发压力有多大、系统资源需要多少，这些估算大多数都略高于现有大厂的系统指标。

希望你在阅读这些内容的时候，能够更真切地体会到架构师的“现场感受”：我评审、设计的这个系统将服务全球数十亿用户；

这个系统每年需要的服务器和网络带宽需要几十亿元；

这个系统宕机十几分钟，公司就会损失数千万元。

3.4 本书特色： 

 

5 最后 

希望你在阅读《高并发架构实战：从需求分析到系统设计》的过程中，能把自己带入真实的系统设计场景中，把文章当成真实的设计文档，把自己想象成文档作者的同事，也就是说，你正在评审我做的设计。

你可以一边阅读一边思考：这个设计哪些地方考虑不周？哪些关键点有缺漏？然后你可以把自己的思考记录下来，当作你的评审意见。

最重要的是，通过这种方式，你拥有了关于每一个软件设计案例的现场感：你不是一个阅读书籍的读者，而是置身于互联网大厂的资深架构师，你在评审同事的设计，也在考虑公司的未来。

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