高可扩展分布式应用程序的架构原则

Elastisys云平台诞生于瑞典默奥大学的分布式系统研究小组。它由一组以预测性扩展引擎为中心的工具组成，可以自动扩展云部署。近日，其官方网站发表了一篇文章，介绍他们在高可扩展分布式应用程序设计和开发方面的经验。

他们将可扩展性分成了如下四个维度：

• 性能可扩展：性能无法完全实现线性扩展，但要尽量使用具有并发性和异步性的组件。具备完成通知功能的工作队列要优于同步连接到数据库。
• 可用性可扩展：CAP理论表明，分布式系统无法同时提供一致性、可用性和分区容错性保证。许多大规模Web应用程序都为了可用性和分区容错性而牺牲了强一致性，而后者则有赖于最终一致性来保证。
• 维护可扩展：软件和服务器都需要维护。在使用平台&工具监控和更新应用程序时，要尽可能地自动化。
• 成本可扩展：总拥有成本包括开发、维护和运营支出。在设计一个系统时，要在重用现有组件和完全新开发组件之间进行权衡。现有组件很少能完全满足需求，但修改现有组件的成本还是可能低于开发一个完全不同的方案。另外，使用符合行业标准的技术使组织更容易聘到专家，而发布独有的开源方案则可能帮助组织从社区中挖掘人才。

以上各项，他们在设计应用程序时都会考虑和权衡。下面是他们根据上述内容总结出的10个设计原则：

1. 避免单点故障：任何东西都要有两个。这增加了成本和复杂度，但却能在可用性和负载性能上获益。而且，这有助于设计者采用一种分布式优先的思维。
2. 横向扩展，而不是纵向扩展：升级服务器（纵向）的成本是指数增长的，而增加另一台商用服务器（横向）的成本是线性增长的。
3. 尽量减少应用程序核心所需要完成的工作。
4. API优先：将应用程序视为一个提供API的服务，而且，不假定服务的客户端类型（手机应用、Web站点、桌面应用程序）。
5. 总是缓存。
6. 提供尽可能新的数据：用户可能不需要立即看到最新的数据，最终一致性可以带来更高的可用性。
7. 设计时要考虑维护和自动化：不要低估应用程序维护所需要的时间和工作量。软件首次公开发布是一个值得称赞的里程碑，但也标志着真正的工作要开始了。
8. 宁异步，不同步。
9. 努力实现无状态：状态信息要保存在尽可能少的地方，而且要保存在专门设计的组件中。
10. 为故障做好准备：将故障对终端用户的影响最小化。

关于分布式系统的设计，InfoQ曾有过一些报道（1,2），感兴趣的读者可以对照阅读。

感谢郭蕾对本文的审校。

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