高并发系统基础篇

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高并发系统基础篇

一、通用的设计方案

1、scale-out 横向扩展

分而治之是一种常见的高并发系统设计方法,采用分布式部署的方式把流量分流开,让每个服务器都承担一部分并发和流量。

2、缓存

一般的持久化存储都是使用磁盘作为存储介质的,而普通磁盘数据由机械手臂、磁头、转轴、盘片组成,盘片又分为磁道、柱面和扇区,盘片构造图我放在下面了。

盘片是存储介质,每个盘片被划分为多个同心圆,信息都被存储在同心圆之中,这些同心圆就是磁道。在磁盘工作时盘片是在高速旋转的,机械手臂驱动磁头沿着径向移动,在磁道上读取所需要的数据。我们把磁头寻找信息花费的时间叫做寻道时间。普通磁盘的寻道时间是 10ms 左右,而相比于磁盘寻道花费的时间,CPU 执行指令和内存寻址的时间都是在 ns(纳秒)级别,从千兆网卡上读取数据的时间是在μs(微秒)级别。所以在整个计算机体系中磁盘是最慢的一环,甚至比其它的组件要慢几个数量级。因此我们通常使用以内存作为存储介质的缓存,以此提升性能。

3、 异步

异步也是一种常见的高并发设计方法

二、分层架构

1、MVC分层

整体的系统分成了 Model(模型),View(视图)和 Controller(控制器)三个层次,也就是将用户视图和业务处理隔离开,并且通过控制器连接起来,很好地实现了表现和逻辑的解耦,是一种标准的软件分层架构

2、项目分层

表现层,顾名思义嘛,就是展示数据结果和接受用户指令的,是最靠近用户的一层;逻辑层里面有复杂业务的具体实现;数据访问层则是主要处理和存储之间的交互。我们通常会建立三个目录:Web、Service 和 Dao,它们分别对应了表现层、逻辑层还有数据访问层。

3、 网络分层 OSI TCP/IP

OSI 网络模型,它把整个网络分成了七层,自下而上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。工作中经常能用到 TCP/IP 协议,它把网络简化成了四层,即链路层、网络层、传输层和应用层。每一层各司其职又互相帮助,网络层负责端到端的寻址和建立连接,传输层负责端到端的数据传输等,同时相邻两层还会有数据的交互。

4、Linux文件系统

在文件系统的最上层是虚拟文件系统(VFS),用来屏蔽不同的文件系统之间的差异,提供统一的系统调用接口。虚拟文件系统的下层是 Ext3、Ext4 等各种文件系统,再向下是为了屏蔽不同硬件设备的实现细节,我们抽象出来的单独的一层——通用块设备层,然后就是不同类型的磁盘了。我们可以看到,某些层次负责的是对下层不同实现的抽象,从而对上层屏蔽实现细节。比方说 VFS 对上层(系统调用层)来说提供了统一的调用接口,同时对下层中不同的文件系统规约了实现模型,当新增一种文件系统实现的时候,只需要按照这种模型来设计,就可以无缝插入到 Linux 文件系统中。

总结:分层的优势与不足

优势:分层的设计可以简化系统设计,让不同的人专注做某一层次的事情;分层之后可以做到很高的复用;分层架构可以让我们更容易做横向扩展

不足:系统不易维护

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