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高性能、高流量互联网应用架构设计实战原则

本文将介绍几个高性能、高流量互联网应用架构设计实战原则,包括假设故障总会发生、数据分区处理、冗余、保持简捷等等。

作者:王迪来源:IT168|2009-05-05 10:24

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则一:假设故障总会发生(Design with failure in mind)

在设计和实现大型互联网在线应用时,架构师必须考虑到系统各模块、各应用服务器、各开源应用软件的故障比率和失效的潜在原因。当服务的可用性(Availability)成为系统设计的首要目标时,尤其需要在设计阶段就充分考虑如何在系统某部分发生故障时,仍然保持一定的服务可用性。一些基本的假设包括:

◆没有Bug的软件不存在,只是故障率高低不同,应优先关注高故障率应用。

◆硬件总会发生故障,需要备份和冗余。

◆导致某应用崩溃的请求,如不能及时终止或被redirect,可能会导致所有服务器一个接一个的瘫痪。

◆构建仅包括最简单输入输出逻辑和固定输出内容的Dot 模式Server,以应对应用服务群大面积瘫痪或负载极限发生时的服务响应。

◆每次release正式升级前,在模拟生产环境的Staging环境运行版本测试

原则二:数据分区处理(Partition Your Data

在分布式计算环境下,如何高效的处理海量数据?如何在Bug发生后更加容易的重新批处理?一个基本的设计原则就是分区(Partition),即将待处理信息按照生成节点、内在一致性(Self Contain)、时间等因素进行分组,让每个平行处理节点可尽量仅处理切分后的数据,而减少节点间的数据交换。分区的基本原则包括:

◆应用流量均衡Load Balance和数据分区结合

◆容易在分组内进行再分区

◆减少分组数据之间的状态依赖

◆减少数据中心之间的数据交换

原则三:冗余(Redundancy)

冗余几乎是高可用系统设计的必然选择,也是老生常谈的话题,然而如何做到成本与效率的最佳平衡则是架构设计考虑的重点。可以参考的经验包括:

◆优先减少单点故障。

◆单个应用可快速重启恢复。

◆应用间减少启动和运行依赖,尽量可独立工作。

◆与其依赖热备冗余,不如建立服务中断后的快速恢复预案(依赖热备系统,在实战中总是很难理想地恢复全部服务)。

原则四:监控,监控,还是监控(Monitor, monitor, monitor)

从应用部署到数据中心的第一天开始,就要意识到,没有人能够7x24小时的盯着几十个应用系统,近百个应用程序的运行状态。有没有down机,有没有程序崩溃,有没有数据库死锁,服务是否始终可用,这些不但是困扰工程师的问题,更是牵扯到客户支持,乃至建立产品品牌的重要问题。如果你想"一切尽在掌握",不想经常(偶尔总是有的,因为未知故障总会发生)在凌晨被运营团队的电话叫醒,那么赶快set up你的自动监控系统,让你的生活轻松起来吧。

至少有两大类的Monitor群组需要建立起来:

从客户角度:

◆服务的可用时间/失效时间

◆服务响应延迟

◆客户累积服务次数

从系统容量角度:

◆各应用服务器的CPU/内存/存储负载统计

◆高峰与平均比(Peak to mean ratio)

◆应用服务失效/崩溃/延迟报警

◆应用服务自动恢复通知

◆数据同步延迟和失效警报

◆后台日常处理日报/周报/月报,趋势图

原则五:保持简捷(Keep It Simple Stupid, KISS)

传统软件开发中的变更管理是一个难题,在互联网应用系统开发中变更则比过去更加频繁,同时对产品质量的要求则更高。面对这个难题,普遍的结论是,唯一不变的就是变化本身。然而实战中,控制变化的规模和影响,仍然需要找出一些"以不变应万变"的准则,这对于提高产品开发效率和保持高质量至关重要。

分清"保持"与"非保持"内容

◆业务需求总会变化,属于"非保持",架构设计上充分考虑其变化,而非特化。

◆而软件本身像一个不断成长进化的生命,有自己的DNA。找到DNA,就找到了"保持",例如设计的可扩展性,可维护性,可测试性。

简单原则

◆代码写得越多,维护越复杂,需要不断地通过重构来简化。

◆复杂的系统容易出错,维护成本高,要避免设计单个复杂系统。

◆如果测试人员需要费九牛二虎之力才能理解"天才"的设计和实现,最好抛弃它。否则有一天你会为测试覆盖率难以提高,故障重现困难而沮丧。

原则六:即时架构(Just in Time Architect)

即时架构是在寻找最佳设计和资源限制之间所做出的实用选择,此原则可能更加适用于快速变化的软件开发领域,例如互联网,而非严谨的产品线软件开发。"设计"和"重构"成为每个版本开发周期中不断重复的迭代步骤。

即时设计

◆在每个版本只有一个月的设计、开发和测试周期的约束下,要将基础设施(Infrastructure)一次设计到最佳状态是不可能的。

◆基础架构可满足未来6个月至1年(视业务增长与投入的预测而定)应用的扩展要求即可。

即时重构

◆知道何时、何处需要重构是关键,提前筹划,而不要临阵磨枪。

◆要为重构预留足够的开发资源。在FreeWheel,新产品开发,现有产品维护和基础架构重构的资源比例大约是25% : 50% : 25%.

◆重构不是"推到重来",每次重构一部分要好得多,否则你的测试团队负担太重,会导致产品质量波动。

以上是FreeWheel中国研发团队在研发Monetization Rights Management,MRM在线视频广告平台过程中的一些实战经验分享,在QCon 2009 Beijing大会演讲内容基础上部分整理。

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【责任编辑:彭凡 TEL:(010)68476606】

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