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3分钟读懂何为分布式、微服务和集群!
 
来源:DBAplus社群 发布于: 2017-11-14
110 次浏览     评价:      
 

一、分布式

小马正在经营一个在线购物网站,名叫TT猫,有商品管理、订单管理、用户管理、支付管理、购物车等模块,每个模块部署到独立的云服务主机。

现在,程序员小明同学浏览TT猫,想买一款牛逼的cherry机械键盘来提升自己的工作效率。于是他打开TT猫首页、搜索商品、浏览详情以及评论、添加购物车、下单、支付等一系列操作。小明同学一气呵成,流畅地完成了购物,当然也花费了不少银子。

但系统又是如何进行这一系列操作,如下图错综复杂的调用关系(自行忽略部分细节)。用户看不见、摸不着,但整个下单过程却行走在网络之间。

TT猫把所有功能模块分布部署在不同的地方,最终完成了用户一系列的请求,这大概就是一个分布式系统吧。

二、微服务

博主认为微服务是一种架构,也是在分布式范畴之内的。多微才叫微?在分布式系统中,微服务更加强调单一职责、轻量级通信(HTTP)、独立性并且进程隔离。好了,没什么好说的了,实践出真知,建议大家多多了解 Spring-Cloud相关微服务组件。

TT猫,每年都会搞一些活动,比如女生最爱的光棍节(双11),夜深人静的时候会瞬间涌入大量用户,指不定就会把某个服务打趴下。

这时候,问题来了用户下单超时,或者直接500错误,如何去解决?

三、负载均衡集群

这种事情怎么可以在如此重要的活动中出现?其实马爸爸提前购买了多台服务器,工程师们已分别把各个业务功能模块复制部署了多份。

每个相同功能的模块,它们构成了一个组,并以单一系统的模式加以管理。当妹子进行下单操作时,实际上是跟一个集群组发生关系,但系统会确保只跟其中一个发生了关系,具体跟谁,集群组有自己的调度算法,不要担心跟妹子发生不了关系。

举个古代猥琐而不淫荡的例子吧,如果你生活在古代,年18,未婚,高富帅,急需解决个人生理问题。故,你来到了传说中的风月场,咳咳,这个古代可是合法的。这时候老鸨或者大茶壶过来招呼你了,如果没有特殊要求,你会被带进一个屋里,里面有个风尘女子......

画风一转,有没有闪瞎自己的程序员万年钛合金狗眼。你可以这么理解,老鸨就是负载均衡器,内置调度算法,风尘女子就是集组其中的一个。

好了,言归正传,省略号自行脑补,小伙伴们看到这里可能会问了,平时生产环境中我们都用什么做负载均衡器?

财大气粗的用硬件F5

不差钱的使用DNS负载均衡

技术牛逼的用LVS

苦逼的创业型小公司只能使用Nginx

当然,负载均衡器不止以上几种,有兴趣的同学自行谷歌了解。

《论知行》篇中说:知其然知其所以然,简单说下这几种负载均衡器到底是如何行走于网络中的吧,学过网络的朋友大概都清楚七层网络模型。

首先一张图,让大家重温一下大学基础课程。

有没有瞬间课堂书本的感觉,不过瘾?再来一张TCP/IP五层模型。

在每一层都工作着不同的设备,比如财大气粗,不差钱的国企使用的F5工作在4-7层,一般互联网企业使用的LVS工作在传输层,使用最广泛的Nginx工作在应用层。

最后来聊一下DNS负载均衡,虽然DNS最原始也是最简单的方法,但是DNS负载均衡的控制权在域名服务商手里,NDS存在多级解析,缓存A记录的问题,以及网站自身无法做更多的管理。这样导致了一般中小公司很少使用。

当然,自身实力够硬,DNS负载均衡也是个不错的选择。下图是检测TT猫域名的A记录得到的部分信息,仅供参考,自行领悟。

四、高可用集群

既然是集群,就不能够出现单点故障,如果大家关注云服务,可能会接触到以下词汇,“双机热备”,“两地三中心”等等词汇。

双机热备是高可用的一种体现形式,如上图所示,生产环境中我们存在两个负载均衡节点,主节点处于激活状态,另一个节点处于备用状态,当主节点意外宕机,可以通过keepalived检测并迅速切换到备用服务,保障业务正常运转。至于两地三中心,下图可能会让大家理解得更加透彻,图片源于网络。

五、弹性云

小马哥为了准备双十一,购置了大量服务器,但活动一过,平时的用户访问量并不能满足服务器的接客能力,导致大量服务器处于空窗期。

这还了得,不能闲着啊,精明的小马哥一拍脑袋,组建了TT云团队。通过多年的努力开发了按量付费云、弹性IP、共享带宽等等产品为中小企业开源节流。

六、故障转移

小明同学觉得这款键盘不错,美滋滋的点击购买按钮,突然跳到了登陆页面。

什么鬼,裤子我都脱了,你就给我看这个?普通用户可能不会觉得有什么问题,重新登陆一次就是了。但小明作为一只严谨的程序猿,他想弄明白其中到底发生了什么。

经过仔细的查阅资料分析,小明得出了以下结论:

发生以上故障,小明以为自己下单的那台服务挂机了,请求被分发到另一台服务上,但为什么会跳到登陆页面呢?作为一名程序员,小明清楚的知道服务分为有状态和无状态的,尽管我们平时的HTTP请求是无状态的,但是一般会通过cookie或者session来确定用户状态。

到这里,各位看官应该明白到底是个什么鬼了吧。就拿我们比较熟悉的Tomcat来说,我们的用户信息一般存储在session中,而session存储在Tomcat内存中。浏览器通过cookie中的JSESSIONID来与服务器进行认证。

然而服务器挂了,下单请求被分发到另一台服务,自然小明再也找不到他的session了。

小明同学把问题反馈给了TT猫,小马哥一看这还得了,集群都做了还差这点,于是赶紧叫工程师们拿出解决方案。

工程师最终提出了两种方案:

服务器用户状态复制(成本大,需要软硬件支持,有延迟,存在失败的风险)

统一存储用户状态(我不说话,我就笑笑)

最终,工程师们采用第二种方案,使用Redis存储用户状态数据。

知识补充

最近接触并使用了阿里云的负载均衡SLB ,大体了解了一下TT猫的负载均衡实现,以下架构实现源于TT猫。

负载均衡采用集群部署,可实现会话同步,以消除服务器单点故障,提升冗余,保证服务的稳定性。阿里云当前提供四层(TCP协议和UDP协议)和七层(HTTP和HTTPS协议)的负载均衡服务。

四层采用开源软件LVS(Linux Virtual Server)+ keepalived的方式实现负载均衡。

七层采用Tengine实现负载均衡。

如下图所示,各个地域的四层负载均衡实际上是由多台LVS机器部署成一个LVS集群来运行的。采用集群部署模式极大地保证了异常情况下负载均衡服务的可用性、稳定性与可扩展性。

LVS集群内的每台LVS都会进行会话,通过组播报文同步到该集群内的其它LVS机器上,从而实现LVS集群内各台机器间的会话同步。如下图所示,当客户端向服务端传输三个数据包后,在LVS1上建立的会话A开始同步到其它LVS机器上。图中实线表示现有的连接,图中虚线表示当LVS1出现故障或进行维护时,这部分流量会走到一台可以正常运行的机器LVS2上。因而负载均衡集群支持热升级,并且在机器故障和集群维护时最大程度对用户透明,不影响用户业务。

   
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