常见的系统架构
1. 单体架构（Monolithic Architecture）
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定义
- 单体架构就像是把所有功能都放在一个大盒子里。所有的代码、业务逻辑和数据处理都在同一个应用程序中。
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优点
- 简单易懂：就像一个大玩具箱，所有东西都在一起，容易管理和开发。
- 性能高效：因为所有部分都在一起，内部调用非常快，不需要通过网络通信。
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缺点
- 扩展性差：随着功能越来越多，这个大盒子会变得越来越难管理。
- 部署复杂：任何小改动都需要重新打包整个应用。
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实际使用场景
- 小型电商网站：对于刚开始的小型电商网站，所有功能可以集成在一个应用程序中，便于快速开发和上线。
- 个人博客：个人博客通常功能简单，使用单体架构可以快速搭建并维护。
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架构图
+--------------------------------------------------+ | 单体应用 | | | | +----------------+ +----------------+ +-------+| | | 用户管理模块 | | 商品管理模块 | | 订单管理模块 | | +----------------+ +----------------+ +-------+| | | +--------------------------------------------------+ -
架构图说明
- 单体应用：所有功能模块（如用户管理、商品管理、订单管理等）都集成在同一个应用程序中，共享同一套代码库和数据库。
- 内部调用：模块之间的调用是直接的函数调用或方法调用，不涉及网络通信，因此性能较高。
2. 客户端-服务器架构（Client-Server Architecture）
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定义
- 客户端-服务器架构就像你去餐厅点餐。你在客户端（如手机或电脑）上发出请求（点菜），服务器（餐厅厨房）处理请求并返回结果（送菜）。
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优点
- 职责分离：客户端负责展示界面，服务器负责处理数据和业务逻辑。
- 可扩展性强：如果餐厅太忙，可以增加更多厨房（服务器），提高效率。
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缺点
- 依赖网络：如果网络不好，就像电话线断了，你无法与餐厅沟通。
- 集中式管理：所有数据和服务都在服务器端，容易成为瓶颈。
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实际使用场景
- 在线银行系统：用户通过手机银行APP查询余额、转账等操作，后台服务器处理这些请求并返回结果。
- 电子邮件服务：用户通过邮件客户端发送和接收邮件，邮件服务器负责存储和转发邮件。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ | 客户端 | | 服务器 | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 用户界面 | | | | 数据库 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 发起请求 | | <-----> | | 处理请求 | | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ -
架构图说明
- 客户端：用户通过客户端（如浏览器、移动应用）发起请求，显示用户界面并与用户交互。
- 服务器：服务器负责处理客户端的请求，执行业务逻辑，并从数据库中读取或写入数据。
- 网络通信：客户端和服务器之间通过网络进行通信，通常使用HTTP/HTTPS协议。
3. 微服务架构（Microservices Architecture）
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定义
- 微服务架构就像是把一个大公司拆分成多个小团队，每个团队负责一个小项目（服务）。这些小团队可以独立工作，但也可以协作完成大项目。
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优点
- 独立部署：每个小团队可以独立发布新功能，不影响其他团队的工作。
- 技术栈灵活性：每个小团队可以根据需要选择最适合的技术工具。
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挑战
- 分布式事务管理：多个团队合作时，确保大家的工作同步一致是个挑战。
- 服务间通信：团队之间需要有效沟通，可能涉及网络延迟和超时问题。
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实际使用场景
- 大型电商平台：像淘宝、京东这样的平台，不同服务（如用户管理、商品搜索、支付系统等）可以独立开发和部署。
- 视频流媒体平台：Netflix 使用微服务架构来管理用户认证、推荐系统、视频编码等多个独立服务。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 用户管理服务 | | 商品搜索服务 | | 支付服务 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 用户注册登录 | | | | 搜索商品 | | | | 处理支付 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | API网关 | | 消息队列 | | 数据库 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ -
架构图说明
- 微服务：每个服务（如用户管理、商品搜索、支付服务）都是独立的应用程序，有自己的代码库和数据库。
- API网关：作为统一入口，负责路由请求到相应的微服务，并处理跨服务的认证、限流等功能。
- 消息队列：用于异步通信，确保服务之间的解耦合和高可用性。
- 数据库：每个服务可以有自己的数据库，或者共享数据库，具体取决于业务需求。
4. 事件驱动架构（Event-Driven Architecture, EDA）
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定义
- 事件驱动架构就像一个自动化工厂，机器之间通过传感器（事件）进行互动。某个机器完成任务后，会触发下一个机器开始工作。
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优点
- 高并发处理能力：能够处理大量并发事件，适合实时应用场景。
- 解耦合：机器之间松散耦合，减少了直接依赖，提高了系统的灵活性。
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缺点
- 复杂度增加：需要额外考虑事件顺序和重复事件的问题。
- 调试困难：由于异步特性，问题排查难度较大。
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实际使用场景
- 社交媒体平台：当用户点赞、评论或分享内容时，系统会触发一系列事件，如更新用户动态、通知好友等。
- 物联网（IoT）系统：智能家居设备（如智能灯泡、温控器）通过事件驱动的方式响应用户的指令或环境变化。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 事件生产者 | | 事件总线 | | 事件消费者 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 触发事件 | | ----> | | 路由事件 | | ----> | | 处理事件 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ -
架构图说明
- 事件生产者：产生事件的组件，如用户操作、传感器数据等。
- 事件总线：负责接收和分发事件，确保事件按规则路由到正确的消费者。
- 事件消费者：处理特定事件的组件，如更新数据库、发送通知等。
- 异步通信：事件驱动架构通常采用异步通信方式，确保系统的高并发处理能力和解耦合。
5. 无服务器架构（Serverless Architecture）
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定义
- 无服务器架构就像是租用共享办公室，你只需要关心自己的工作（编写代码），而房东（云服务提供商）会帮你打理一切基础设施。
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优点
- 成本效益：按需付费，避免了闲置资源的成本。
- 自动扩展：根据流量自动调整资源，无需手动配置。
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缺点
- 冷启动延迟：首次请求时可能存在延迟，影响用户体验。
- 供应商锁定：过度依赖特定云服务提供商，迁移成本较高。
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实际使用场景
- 移动应用后端：许多移动应用（如健身追踪器、天气预报应用）使用无服务器架构来处理用户请求和数据存储，降低运维成本。
- SaaS平台：像Slack这样的SaaS平台可以通过无服务器架构实现按需扩展，确保在高峰时段也能提供稳定的服务。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 客户端 | | 无服务器函数 | | 数据存储 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 发起请求 | | ----> | | 执行函数 | | ----> | | 存储数据 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ -
架构图说明
- 客户端：用户通过客户端（如移动应用、网页）发起请求。
- 无服务器函数：云服务提供商托管的函数，根据请求自动执行相应逻辑。
- 数据存储：云服务提供商提供的数据库或其他存储服务，用于持久化数据。
- 按需扩展：云服务根据流量自动扩展资源，确保系统的高可用性和性能。
6. 分布式系统架构（Distributed System Architecture）
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定义
- 分布式系统架构是一种将应用程序的不同部分部署在多个独立的计算节点上，通过网络进行通信和协作的系统设计方式。每个节点可以是物理服务器、虚拟机或容器。
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优点
- 高可用性：多个节点协同工作，即使某些节点故障，系统仍然可以继续运行。
- 可扩展性：可以通过增加更多的节点来处理更大的负载，适合大规模应用。
- 性能优化：可以根据地理位置或业务需求，将服务部署在不同的数据中心，减少延迟。
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缺点
- 复杂度增加：需要处理节点之间的通信、数据一致性、容错等问题。
- 调试困难：由于涉及多个节点和网络通信，问题排查难度较大。
- 网络依赖：系统的性能和可靠性高度依赖于网络状况。
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实际使用场景
- 全球电商平台：像亚马逊这样的全球电商平台，用户遍布世界各地，分布式架构可以确保不同地区的用户都能获得快速响应的服务。
- 金融交易系统：银行和证券交易所的交易系统需要高可用性和低延迟，分布式架构可以帮助分散风险并提高性能。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 节点1 (Node 1) | <----> | 节点2 (Node 2) | <----> | 节点3 (Node 3) | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 应用程序实例 | | | | 应用程序实例 | | | | 应用程序实例 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 数据库副本 | | | | 数据库副本 | | | | 数据库副本 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 负载均衡器 | | 消息队列 | | 缓存 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ -
架构图说明
- 节点1、节点2、节点3：每个节点包含应用程序实例和数据库副本，确保高可用性和数据冗余。
- 负载均衡器：负责将请求分发到不同的节点，确保负载均衡。
- 消息队列：用于异步通信，确保不同节点之间的消息传递可靠。
- 缓存：加速常用数据的访问，减少数据库压力。
混合使用架构模式
实际项目中，混用不同架构的情况非常常见。每种架构都有其独特的优势和适用场景，通过结合使用，可以更好地满足复杂业务需求和性能要求
1. 单体架构 + 微服务架构
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场景：一个大型企业可能有多个独立的业务线，每个业务线有不同的需求和发展速度。
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示例：
- 核心业务：使用单体架构处理核心业务逻辑，确保稳定性和一致性。
- 新功能：对于新开发的功能或独立的业务模块，采用微服务架构，以便快速迭代和独立部署。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 单体应用 | | 用户管理微服务 | | 商品搜索微服务 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 核心业务逻辑 | | | | 用户注册登录 | | | | 搜索商品 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | API网关 | | 数据库 | | 数据库 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
2. 客户端-服务器架构 + 无服务器架构
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场景：一个移动应用需要快速响应用户请求，同时希望减少后端运维成本。
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示例：
- 客户端：使用传统的客户端-服务器架构，客户端通过API与后端通信。
- 后端：部分后端功能（如图片处理、数据转换）使用无服务器架构，按需执行并自动扩展。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 客户端 | | 服务器 | | 无服务器函数 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 发起请求 | | ----> | | 处理请求 | | ----> | | 图片处理 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 数据库 | | 缓存 | | 数据存储 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
3. 微服务架构 + 事件驱动架构
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场景：一个复杂的电子商务平台需要处理大量的并发请求和实时事件。
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示例：
- 微服务：每个微服务负责特定的业务功能（如订单管理、库存管理）。
- 事件驱动：使用事件驱动架构来处理用户操作触发的事件（如订单创建、支付成功），并通过消息队列进行异步处理。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 订单管理微服务 | | 库存管理微服务 | | 支付服务 | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 创建订单 | | | | 更新库存 | | | | 处理支付 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 事件总线 | | 消息队列 | | 数据库 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
4. 分布式系统架构 + 事件驱动架构
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场景：一个大规模的物联网（IoT）系统需要处理来自全球各地设备的数据，并实时响应各种事件。
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示例：
- 分布式节点：设备数据分布在多个节点上，每个节点处理一部分数据。
- 事件驱动：通过事件驱动架构处理设备上传的数据，并触发相应的事件（如警报、日志记录）。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 节点1 (Node 1) | <----> | 节点2 (Node 2) | <----> | 节点3 (Node 3) | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 设备数据处理 | | | | 设备数据处理 | | | | 设备数据处理 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 事件总线 | | 消息队列 | | 数据存储 | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
5. 客户端-服务器架构 + 微服务架构 + 无服务器架构
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场景：一个综合性在线教育平台需要支持大量用户访问，同时提供丰富的互动功能和低运维成本。
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示例：
- 客户端：学生和教师通过网页或移动应用访问平台。
- 服务器：核心业务逻辑通过微服务架构实现（如课程管理、用户认证）。
- 无服务器：一些临时任务（如视频转码、邮件通知）使用无服务器架构处理。
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架构图
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 客户端 | | API网关 | | 微服务 | | 无服务器函数 | | | | | | | | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | | 发起请求 | | ----> | | 路由请求 | | ----> | | 课程管理 | | ----> | | 视频转码 | | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | | +----------------+ | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | | | | v v v v +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ | 数据库 | | 消息队列 | | 数据存储 | | 数据存储 | | | | | | | | | +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+ +---------------------+