微服务概述之集群架构

2024-01-09 10:44:53

集群架构的由来

随着业务的发展,系统的压力越来越大,对设备的配置要求也越来越高,工程师们不断上线性能更高的服务器,而高端点的计算设备又非常昂贵,如IBM 的Power 系列小型机,一台就需要十几万美元,这对于小型企业来说是不能承受的,如阿里巴巴的淘宝就经历过“去IOE”的过程,“去IOE”是阿里巴巴公司提出的概念,其本意是在阿里巴巴的IT架构中,去掉 IBM的小型机、Oracle 的数据库、EMC的存储设备,代之以自己公司在开源软件基础上开发的系统。这其中的原因包括设备购买的费用昂贵、设备的维护需要专业的人员,以及维护的服务费也比较高。并且,由于有摩尔定律,处理器的性能每隔两年翻一倍,单台机器性能发展得再快,也跑不过业务的指数级发展。

为什么要去IOE

单体应用的部署可能还会造成硬件资源的浪费。例如,在用小型机部署系统时,系统在1月份只需要10GB 内存,预计在“双11”时会达到100GB 内存的需求,这样企业就需要为将来的业务预留100GB 的内存配置,如此就会造成在一段时间内有90GB内存的浪费。
如果到“双11”时,业务真正达到了100GB 内存的需求还好,没有浪费内存,如果达不到呢,90GB 内存就白白浪费了。
基于以上提到的两点问题,能想到的解决方案如下。

  1. 机器昂贵。通过分解化整为零,使高配的机器由众多低配的机器来组成,从而解 决成本问题。
  2. 资源浪费。将配置进行适时的增加。在合适的时候,再采用合适的配置。如到“双 11”的时候,再进行配置的增加。

集群架构的应运而生

当时市场上有很多价格便宜的普通PC,和小型机相比而言,虽然普通PC的8GB 内存比不上小型机的128GB 内存的性能,但是两者的计算架构是一样的,能实现的计算功能是一样的,而 PC 的价格劫要比小型机便宜很多。于是聪明的工程师们又想出了一种廉价的解決方案,将很普通PC集群到一起,这就是集群架构,这样一来,一方面可以将小的力量汇聚成大的力量,大大降低了采购小型机的成本;另一方面当需要增加配置时,再增加机器即可,即减少了资源闲置和浪费。后来大多数公司都采取了集群架构进行系统部署,通过增加负载均衡服务器,如硬件负载均衡F5、软件负载均衡 Nginx 等来进行系统架构的搭建。

负载均衡的作用

负载均衡往往对外暴露一个统一的接口,让外界用户感觉是在向一台服务器发起请求,而实际上通过负载均衡已经将请求分发到了后端不同的服务器上。并且负载均衡还可以进行服务器的健康检查,当有新机器加入时,可以将流量进行动态地分配;当有服务器宕机时,也可以从负载均衡中将其剔除。这样一来,如果想让服务负载原来2倍的访问量,只需要横向、水平扩容1倍的服务器即可。
由于有了统一的入口,因此可以在这个入口进行流量清洗,可防DDoS 攻击。

集群思想的用处

这种集群的思想不仅适用于服务器,也适用于缓存和数据库。例如,有的系统为了提高查询效率,还增加了缓存服务器(主从备份):有的系统为了缓解数据库压力,进行数据库的读写分离(一主多从)。通过这些方法可应对用户量的增加对系统带来的压力,此时的集群架构部署如下图所示。
在这里插入图片描述

集群架构的弊端

集群架构虽然具备一定的处理高并发的能力,改善了系统的性能,但是从业务的角度来看,它依然是部署在不同机器上的一模一样的服务,其本质上还是一个单体的架构,所有的功能都糅合在一个项目中。随着业务的发展,软件服务的功能越来越复杂,物极必反,它的优点随着软件行业的发展,也变成了它的缺点,集群架构的弊端逐渐明显。

  1. 开发风险高。随着业务越来越复杂,代码量越来越大,在以后需要升级系统时,即使改动一行代码,也需要重新编译部署整个项目,如果改动还影响到了其他模块,则会有比较大的隐患,因此改动代码的风险非常高。
  2. 测试成本高。由于都在一个服务中,不确定改动是否会对其他功能造成影响,所以每一个小小的改动,都需要做全量测试,从而额外增加了测试的成本。
  3. 部署频率低。由于开发的风险高,需要测试的成本高,从而导致更新频率变慢,所以不能经常部署,而现在软件更新迭代的频率又非常高,这样就无法满足对客户快速交付的需求。

当然还有很多问题。例如,由于所有功能都在一个项目中,不同功能对硬件的要求也是不同的,有的功能处理文件较多,是IO密集型,有的功能计算功能较多,是CPU 密集型,如果在单体应用中,它们又都是在一个项目中,就无法针对不同的功能,进行硬件资源的合理分配,这样就会造成一定程度的硬件资源的浪费。

总结

另外,如果通过负载均衡部署了10个服务,而每个服务里面都有用户登录功能,当需要对用户登录功能进行升级时,这10个服务也都需要同时升级,这种重复建设显然是一种浪费。
在软件开发领域,重复建设是不可取的,为了解决这些问题,微服务架构应运而生,下一篇给大家讲解微服务架构。

文章来源:https://blog.csdn.net/Wtzink/article/details/135472233
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