架构师第 4 周

1 一个典型的大型互联网应用系统使用了哪些技术方案和手段，主要解决什么问题？请列举描述。



提到互联网应用系统设计，需要应对的问题也就是三高问题：“高并发”“高性能”“高可用”，它们是互联网系统架构设计的主题。为了达到这些要求，针对不同的情况需要采用不同的技术手段。

1）查询量增加时，通过主从分离和一主多从部署抵抗增加的数据库流量的。是一种数据库横向扩展的方法；业界有很多的方案可以屏蔽主从分离之后数据库访问的细节，让开发人员像是访问单一数据库一样，包括有像 TDDL、Sharding-JDBC 这样的嵌入应用内部的方案，也有像 Mycat 这样的独立部署的代理方案。

2）系统正在持续不断地发展，数据库中存储的数据也越来越多，单个表的数据量超过了千万甚至到了亿级别，这时数据库的写入请求量大造成性能和可用性方面的问题，要解决这些问题，需要采取的措施就是对数据进行分片。这样可以很好地分摊数据库的读写压力，也可以突破单机的存储瓶颈，最常见的一种方式是对数据库做“分库分表”

3）数据库分成了主库和从库，数据也被切分到多个数据库节点上。但随着并发的增加，存储数据量的增多，数据库的磁盘 IO 逐渐成了系统的瓶颈，我们需要一种访问更快的组件来降低请求响应时间，提升整体系统性能。这时我们就会使用缓存

4）随着业务发展，你可能会遇到一些存在高并发写请求的场景，假设你的商城策划了一期秒杀活动，其中秒杀抢购就是最典型的场景。此时可采用消息队列来应对这种情况。消息队列主要作用就是异步处理、解耦合和削峰填谷，其中异步处理可以简化业务流程中的步骤，提升系统性能；削峰填谷可以削去到达秒杀系统的峰值流量，让业务逻辑的处理更加缓和；解耦合可以将秒杀系统和数据系统解耦开，这样两个系统的任何变更都不会影响到另一个系统。

4）伴随着业务发展，系统越来越复杂，若还是采用单体架构，存在着系统部署维护困难等问题，此时可以考虑采用微服务架构对业务系统进行改造。在这个过程中，需要考虑服务拆分时要遵循的原则，服务的边界如何确定，服务的粒度是怎样的。在服务化之后会遇到哪些问题如何来解决。

5）当系统被划分为多个服务之后，一个请求会涉及到多个子系统之间的调用，当有慢请求问题需要排查时，此时就需要分布式链路跟踪相关的技术。它能够帮助实现跨进程调用链展示、服务依赖分析，在性能优化和问题排查方面提供数据上的支持

6）系统在运营过程中，比如搞一些活动，运营活动冲量等，可能会有瞬时大量请求进入系统，此时微服务子系统之间是相互依赖的，可能存在由于依赖的资源或者服务不可用，最终导致整体服务宕机。举例来说，在你的电商系统中就可能由于数据库访问缓慢，导致整体服务不可用。还有就是对可能到来的流量没有正确的预估，当有超过系统承载能力的流量到来时，系统不堪重负，从而出现拒绝服务的情况。当出现这些情况时，就需要采用熔断降级，屏蔽非核心系统故障对系统的影响，保障系统核心功能可用。

7）当系统越来越复杂，再也不能进行手工的方式对系统进行监控与运维了，此时要考虑自动化运维与监控报警

8）一个互联网系统需要保障数据的安全，在应用系统的开发中，在提高系统性能，保障系统稳定的过程中，必须要采用数据安全机制技术。

总结：互联网系统为了应对业务的发展，可以采用垂直扩展与横向扩展的方法来提高系统的性能，满足业务的要求。垂直扩展就是提升服务器硬件，横向扩展就是采用技术手段改造系统本身。