架构训练营笔记：高可用设计

2-3高可用设计 

 高可用复杂度模型

分为计算高可用，存储高可用，高可用本质上需要冗余，这里是集群，没有单机。

计算高可用：分为任务分配与任务分解。

计算高可用对比之前的高性能，就是多了状态检测。 

任务分配：

将任务分配给多个服务器执行

改动点：任务分配器需要监控业务服务器的状态，在故障时进行切换

任务分解：

将服务器拆分为不同角色，不同服务器处理不同的业务

任务分解器需要监控业务服务器的状态，在故障时进行切换

 

存储高可用复杂度模型

包含数据复制和状态决策 

数据复制格式

复制命令

【优缺点】1）实现简单，复制数据量小2）数据可能不一致（SQL函数）

【适应场景】增量复制

复制数据

【优缺点】1）实现简单2）保证数据一致3）复制流量可能会很大

【适应场景】增量复制

复制文件（数据块）

【优缺点】1）实现复杂，复制的时候数据在变2）保证数据一致3）复制流量可能会很大

【适应场景】全量复制

数据复制方式

同步复制：

【优缺点】1）最强一致性，故障容忍度低2）写入性能低【适应场景】主备/主从架构

异步复制：

【优缺点】1）写入性能高，故障容忍度高2）容易出现数据不一致【适应场景】数据存储集群

 半同步复制

【优缺点】同步复制和异步复制的折衷方案【适应场景】数据存储集群

多数复制：

【优缺点】1.数据强一致性，最强可用性，故障容忍度高2.写入性能不高，实现复杂【适应场景】分布式一致性、分布式协同（OceanBase）

高可用存储中间件：

redis ：复制格式：命令+文件（RDB）复制方式：异步+wait（指定半同步）

hadoop 复制格式：数据块(Block)复制方式：Replication Pipelining

 Mysql:复制格式：命令（statement）+数据（Row）复制方式：异步+半同步

存储高可用状态决策-独裁式

【优缺点】1）决策逻辑简单2）决策者要做到高可用，整体架构复杂，常用ZooKeeper/Raft/Keepalived3）数据一致性强度中等

【应用场景】绝大部分业务都可以应用

案例：Redis：使用sentinel集群来解决“决策者”单点问题，sentinel又是通过Raft算法进行选举的。

Hadoop：使用Zookeeper集群来解决“决策者”单点问题。

存储高可用状态决策-协商式

【优缺点】1）架构实现简单，决策逻辑简单，一般是心跳机制2）如果是链路问题，会导致双主，可以用双通道来缓解3）数据一致性弱

【应用场景】内部系统、网络设备（用串口相连）

存储高可用状态决策-民主式/选举式

【优缺点】1）决策过程复杂，决策逻辑复杂，一般用标准算法进行选举，例如Raft、ZAB、Paxos2）可用性最高，数据一致性最强3）可能出现“脑裂”问题，可以采用quorum来控制

【应用场景】对数据一致性要求很高的场景，例如余额、库存

ZooKeeper：基于ZAB算法选举

2-4 如何全面提升架构设计的质量？

低成本

低成本本质上是对架构的一种约束，与高性能、高可用等架构是冲突的。

先设计架构方案，再看如何降低成本！

降低成本方式：

优化：1.引入缓存2.虚拟化3.性能调优4.采用高性能硬件5.采用开源方案

创新：1.NoSQLvsSQL2.SQLvs倒排索引3.HadoopvsMySQL4.FacebookHHVM5.云计算/K8s弹性集群

 安全性 

 分为架构安全与业务安全，架构设计主要解决架构安全问题，业务安全更多依赖具体技术实现。

 案例的DDos攻击通常是运营商阿里云这种提供了防护措施。

业务安全：

可测试性/可维护性/可观测性

可测试性：
软件系统在测试环境下能否方便的支持测试各种场景的能力

可维护性

可观测性

 可观测性本质上是应用输出信息，可维护、可测试类似，都是为了解决问题。

架构设计步骤