高性能高可用服务

本是古典何须时尚 2022-05-15 08:42 303阅读 0赞

# 什么是高可用架构 #

在介绍高可用架构的方案之前，先说一下什么是高可用架构，高可用架构应具备但不限于以下特征：

1.  主从切换
    
    很好理解，当其中一台机器的服务宕机后，对于服务调用者来说，能够迅速的切换到其他可用服务，从服务升级为主服务，这种切换速度应当控制在秒级别（几秒钟）。
    
    当宕机的服务恢复之后，自动变为从服务，主从服务角色切换。主从切换一定是要付出代价的，所以当主服务恢复之后，也就不再替换现有的主服务。
2.  负载均衡
    
    当服务的请求量比较高的时候，一台服务不能满足需求，这时候需要多台机器提供同样的服务，将所有请求分发到不同机器上。
    
    高可用架构中应该具有丰富的负载均衡策略和易调节负载的方式。
    
    甚至可以自动化智能调节，例如由于机器性能的原因，响应时间可能不一样，这时候可以向性能差的机器少一点分发量，保证各个机器响应时间的均衡。
3.  易横向扩展
    
    当用户量越来越多，已有服务不能承载更多的用户的时候，便需要对服务进行扩展，扩展的方式最好是不触动原有服务，对于服务的调用者是透明的。

业务中接触到的6种高可用方案

# LVS+Keepalive #

LVS的全称是linux visural server，即虚拟的linux机器，这个名称再恰当不过了。该方案的实现大概是这样的。

在多台linux机器上安装IPVS和keepalive，IPVS实际上是一个虚拟的linux服务，具有linux机器的部分功能，各个机器上分别启动一个Linux虚拟服务（虚拟机），这些linux虚拟服务（虚拟机）设置为同一个IP（称之为虚IP），这样在一个内网中就只能有一个linux虚拟服务能够抢占到这个虚拟IP。所有的请求都指向这一个虚IP，假如抢占到虚IP的机器挂了，这时候其他linux虚拟服务就会有其中一个抢占到虚IP，对于服务调用者来说，仍然可以访问到服务。keepalive的作用就是用来检测linux虚拟服务是否正常的。头条插入代码实在不方便，需要详细的配置方案的可以私信我。

# NIGNX #

nginx本是一个反向代理服务器，但由于丰富的负载均衡策略，常常被用于客户端可真实的服务器之间，作为负载均衡的实现。

说一下什么是反向代理和正向代理：

正向代理：被代理的是客户端，比如通过XX代理访问国外的某些网站，实际上客户端没有权限访问国外的网站，客户端请求XX代理服务器，XX代理服务器访问国外网站，将国外网站返回的内容传给真正的用户。用户对于服务器是隐藏的，服务器并不知道真实的用户。

反向代理：被代理的是服务器，也就是客户端访问了一个所谓的服务器，服务器会将请求转发给后台真实的服务器，真实的服务器做出响应，通过代理服务器将结果返给客户端。服务器对于用户来说是隐藏的，用户不知道真实的服务器是哪个。

关于正向代理和反向代理，听起来比较绕，仔细理解，体会也不难明白到底是什么意思。

用nginx做实现服务的高可用，nginx本身可能成为单点，遇见的两种解决方案，一种是公司搭建自己的DNS，将请求解析到不同的NGINX，另一只是配合keepalive实现服务的存活检测。

# zookpeer #

想必接触过分布式服务的应该对zookeeper都有所了解，最起码也听说过吧！zookeeper本身实现了高可用，zookeeper本身的高可用及原理在这儿不详细介绍，这里只介绍如果通过zookeeper管理服务。

zookeeper本身可以存储数据，服务启动之后可以向zookeeper注册，调用者可以到zookeeper上发现服务。提供服务的一直保持与zookeeper的通信，通过心跳证明服务的可用性。当服务挂掉之后，对应注册的接点会消失，这时候调用者就不能找到已经失效的服务。

关于zookeeper实现服务高可用，以后会详细介绍。

# 通过中间件实现高可用 #

这里暂时不详细介绍，说一下我了解的几个中间价：mycat 实现mysql高可用的中间价。

**       1、分层**

分层是企业应用系统中最常见的一种架构模式，将系统在横向维度上切分成几个部分，每个部分负责一部分相对简单并比较单一的职责，然后通过上层对下层的依赖和调度组成一个完整的系统。

在网站的分层架构中，常见的为3层，即应用层、服务层、数据层。应用层具体负责业务和视图的展示;服务层为应用层提供服务支持;数据库提供数据存储访问服务，如数据库、缓存、文件、搜索引擎等。

分层架构是逻辑上的，在物理部署上，三层架构可以部署在同一个物理机器上，但是随着网站业务的发展，必然需要对已经分层的模块分离部署，即三层结构分别部署在不同的服务器上，是网站拥有更多的计算资源以应对越来越多的用户访问。

所以虽然分层架构模式最初的目的是规划软件清晰的逻辑结构以便于开发维护，但在网站的发展过程中，分层结构对网站支持高并发向分布式方向的发展至关重要。

**      2、冗余**

网站需要7×24小时连续运行，那么就得有相应的冗余机制，以防某台机器宕掉时无法访问，而冗余则可以通过部署至少两台服务器构成一个集群实现服务高可用。数据库除了定期备份还需要实现冷热备份。甚至可以在全球范围内部署灾备数据中心。

**　　3、分隔**

如果说分层是将软件在横向方面进行切分，那么分隔就是在纵向方面对软件进行切分。

网站越大，功能越复杂，服务和数据处理的种类也越多，将这些不同的功能和服务分隔开来，包装成高内聚低耦合的模块单元，不仅有助于软件的开发维护也便于不同模块的分布式部署，提高网站的并发处理能力和功能扩展能力。

大型网站分隔的粒度可能会很小。比如在应用层，将不同业务进行分隔，例如将购物、论坛、搜索、广告分隔成不同的应用，有对立的团队负责，部署在不同的服务器上。

**　　4、异步**

使用异步，业务之间的消息传递不是同步调用，而是将一个业务操作分成多个阶段，每个阶段之间通过共享数据的方法异步执行进行协作。

具体实现则在单一服务器内部可用通过多线程共享内存对了的方式处理;在分布式系统中可用通过分布式消息队列来实现异步。

**　　5、分布式**

对于大型网站，分层和分隔的一个主要目的是为了切分后的模块便于分布式部署，即将不同模块部署在不同的服务器上，通过远程调用协同工作。分布式意味着可以使用更多的计算机完同样的工作，计算机越多，CPU、内存、存储资源就越多，能过处理的并发访问和数据量就越大，进而能够为更多的用户提供服务。

在网站应用中，常用的分布式方案有一下几种.

分布式应用和服务：将分层和分隔后的应用和服务模块分布式部署，可以改善网站性能和并发性、加快开发和发布速度、减少数据库连接资源消耗。

分布式静态资源：网站的静态资源如JS、CSS、Logo图片等资源对立分布式部署，并采用独立的域名，即人们常说的动静分离。静态资源分布式部署可以减轻应用服务器的负载压力;通过使用独立域名加快浏览器并发加载的速度。

分布式数据和存储：大型网站需要处理以P为单位的海量数据，单台计算机无法提供如此大的存储空间，这些数据库需要分布式存储。

分布式计算：目前网站普遍使用Hadoop和MapReduce分布式计算框架进行此类批处理计算，其特点是移动计算而不是移动数据，将计算程序分发到数据所在的位置以加速计算和分布式计算。

**      6、安全**

网站在安全架构方面有许多模式：通过密码和手机校验码进行身份认证;登录、交易需要对网络通信进行加密;为了防止机器人程序滥用资源，需要使用验证码进行识别;对常见的XSS攻击、SQL注入需要编码转换;垃圾信息需要过滤等。

**　　7、自动化 **

具体有自动化发布过程，自动化代码管理、自动化测试、自动化安全检测、自动化部署、自动化监控、自动化报警、自动化失效转移、自动化失效恢复等。

**       8、缓存**

缓存目的就是减轻服务器的计算，使数据直接返回给用户。在现在的软件设计中，缓存已经无处不在。具体实现有CDN、反向代理、本地缓存、分布式缓存等。

使用缓存有两个条件：访问数据热点不均衡，即某些频繁访问的数据需要放在缓存中;数据在某个时间段内有效，不过很快过期，否在会因为数据过期而脏读，影响数据的正确性。

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