你是否了解这些常用架构?


你是否了解这些常用架构?

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我们日常生活中使用很多应用程序,有微信、抖音、王者这种涉及多人联网互动的大型应用,它们以操作系统作为宿主;也有网站、小程序、PWA等借壳的应用 。面向用户表现为Android/IOS/windows/macOS/浏览器/H5/Terminal 等端上的应用程序,名为 Client 。更多情况下,业务的核心逻辑体现在背后看不见的服务,名为 Server 。
从普通用户视角跳出来,切换到程序员视角,应用程序可以理解为是M个Client和N个Server的组合 。在软件开发过程中,Client/Server的边界如何划分,Server之间如何通信,多个Server如何组织能够保证整个系统按照预期的方式运行,都是服务架构要考虑的问题 。
下面我们简单串一下主流的几个服务架构,包括分层架构、client-queue-worker架构、微服务架构、事件驱动架构、大数据、大计算架构,并从四个方面对每个架构进行总结:
  • 架构的描述和架构图
  • 推荐的使用场景
  • 优点、潜在问题和最佳实践
  • 一些现实场景中的示例
分层架构
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WAF全称Web Application Firewall,就是防火墙
在开发传统企业应用中,分层架构得到了广泛使用 。一个应用被划分为多个逻辑功能的层,比如展示层、业务逻辑层和数据访问层 。这些分层同时也定义了依赖关系,每个层都只能调用它下面的层 。每个层可以是一个独立的模块,整个系统的各个模块可以独立甚至并行开发和测试,交付质量可以得到比较好地保证,所以这是目前最为广泛使用的架构之一 。但它也有一些难以解决的问题,尤其体现在产品上线后的变更上 。体现在:
  1. 在大型系统中,层的划分逻辑并不那么明显,可能出现过度分层的问题
  2. 分层往往是从技术角度做的,没有按照业务领域进行,导致系统对业务扩展不友好
  3. 分层以后,跨层通信比较困难,对性能敏感的业务无法接受由此带来的网络通信开销和编解码开销
  4. 迭代困难,因为需要所有层的变更,协调多个团队的成本非常高
分层架构在私有云系统中非常常见,比如一个私有云的解决方案可以设计为:
  1. 物理机层:物理机、网络设备等
  2. 虚拟化层:将物理资源进行虚拟化,可以用kvm
  3. 资源管理层:对资源进行调度编排,也提供故障恢复、弹性扩容等功能,比如k8s
  4. 服务编排层:定义和管理服务的部署、配置和自动化,通常是k8s上做二次开发出的一层壳
  5. 用户展示层:通常是web界面、命令行,也可以是API
任务调度架构 Web-Queue-Worker
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这个架构下,用户通过前端Web页面将任务异步发送到后端,协议可以是HTTP或RPC 。通常情况下,后端的worker接收任务后,执行一段事件CPU密集型计算,生成结果 。
作为对比,分层架构中来自client的请求大都同步到达,请求可以很快得到满足,server端处理完成后同步返回;相反,任务调度架构下,每个请求要得到满足,可能耗费server大量的计算/网络或存储资源,所以异步返回 。
在通信方式上,任务调度架构更多地采用类似于队列的方式(不一定真的有一个消息队列,从数据库拉取任务也算)
微服务架构
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如果应用非常复杂,可以采用微服务模式 。微服务应用是由很多小且独立的服务组合而成,每个服务都独立实现一套完整的业务能力 。服务的关系非常松散,仅通过API进行通信 。
每个服务都可以由一个独立的研发团队进行开发,理论上也可以单独部署,不用和其他团队进行太多的协同 。因此,微服务架构非常鼓励频繁的更新 。一个微服务架构可以非常复杂,它可以由多个分层架构应用和任务调度架构应用组合而成 。
由于服务非常多,DevOps的重要性就凸显出来了 。如果操作正确的话,这种架构可支持高度灵活的发布节奏、更快的创新和高度的弹性及扩展性 。


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