-- 如何實現大型網站架構設計的負載均衡- http://blog.csdn.net/t4i2b10X4c22nF6A/article/details/79062766
  大型網站負載均衡的利器：全域性負載均衡系統（GSLB）；內容快取系統（CDN）；伺服器負載均衡系統（SLB）
  伺服器負載均衡系統的常見排程演算法：輪詢（Round Robin）；加權輪詢（Weighted Round Robin）；最少連線（Least Connections）；加權最少連線（Weighted Least Connections）

  無架構，不繫統，架構是大型系統的關鍵。從形上看，架構是系統的骨架，支撐和連結各個部分；從神上看，架構是系統的靈魂，深刻體現業務本質。

-- 架構可細分為業務架構、應用架構、技術架構，業務架構是戰略，應用架構是戰術，技術架構是裝備。其中應用架構承上啟下，一方面承接業務架構的落地，另一方面影響技術選型。

  如何針對當前需求，選擇合適的應用架構，如何面向未來，保證架構平滑過渡，這個是軟體開發者，特別是架構師，都需要深入思考的問題。本文基於作者在大型網際網路系統的實踐和思考，和大家一起探討應用架構的選型。

本文主要內容包括：

• 應用架構本質
• 單體式
• 分散式
• SOA架構
• SOA落地方式
• 應用架構進化

應用架構本質

應用作為獨立可部署的單元，為系統劃分了明確的邊界，深刻影響系統功能組織、程式碼開發、部署和運維等各方面，應用架構定義系統有哪些應用、以及應用之間如何分工和合作。

分有兩種方式，一種是水平分，按照功能處理順序劃分應用，比如把系統分為web前端/中間服務/後臺任務，這是面向業務深度的劃分。另一種是垂直分，按照不同的業務型別劃分應用，比如進銷存系統可以劃分為三個獨立的應用，這是面向業務廣度的劃分。

應用的合反映應用之間如何協作，共同完成複雜的業務case，主要體現在應用之間的通訊機制和資料格式，通訊機制可以是同步呼叫/非同步訊息/共享DB訪問等，資料格式可以是文字/XML/JSON/二進位制等。

應用的分偏向於業務，反映業務架構，應用的合偏向於技術，影響技術架構。分降低了業務複雜度，系統更有序，合增加了技術複雜度，系統更無序。

應用架構的本質是通過系統拆分，平衡業務和技術複雜性，保證系統形散神不散。

系統採用什麼樣的應用架構，受業務複雜性影響，包括企業發展階段和業務特點；同時受技術複雜性影響，包括IT技術發展階段和內部技術人員水平。業務複雜性(包括業務量大)必然帶來技術複雜性，應用架構目標是解決業務複雜性的同時，避免技術太複雜，確保業務架構落地。

常見的應用架構有多種，下面根據系統拆分方式，以及如何平衡業務與技術的角度進行分析，討論各自的適用性，給企業應用架構選型提供參考。

單體式應用

1. 架構模型

系統只有一個應用，相應地，程式碼放在一個工程裡管理；打包成一個應用；部署在一臺機器；在一個DB裡儲存資料。單體式應用的架構如下圖所示：

單體式應用採用分層架構，按照呼叫順序，從上到下一般為表示層、業務層、資料訪問層、DB層，表示層負責使用者體驗，業務層負責業務邏輯，資料訪問層負責DB層的資料存取。

單體應用在水平方向上，上下層之間職責劃分清晰；但垂直方向上缺乏清晰的邊界，上下層模組之間是多對多的依賴關係，比如業務模組1 (圖中BO1)可能呼叫資料層所有模組DAO1~3， DAO1也可能被業務層所有模組BO1~3呼叫。

單體應用通過水平分層，降低了業務複雜性；同時模組之間是程序內部呼叫，技術實現簡單。

但單體應用對系統的切分不徹底，只有水平切分，並且是邏輯上，因此適合業務比較單一，但深度上比較複雜的系統，比如TCP/IP網路通訊，從應用層/傳輸層/網路層/鏈路層，層層推進，類似這樣的系統可以方便地增加水平層次去適配。

對於廣度上覆雜的業務，由於缺乏垂直切分，強行把不同業務繫結在一起，整個系統神散形不散，帶來一系列問題。比如OTA網站包含機票/酒店/旅遊等多個垂直業務板塊，每塊都比較獨立，就不適合放在一起開發維護。

1. 優缺點

單體式應用的優點和缺點都很鮮明，如下圖所示。

單體式應用的優點明顯：

• 現有IDE都是整合開發環境，非常適合單體式應用，開發、編譯、除錯一站式搞定。 
  一個應用包含所有功能，容易測試和部署。
• 執行在一個物理節點，環境單一，執行穩定，故障恢復簡單。

單體式應用的缺點也明顯：

• 業務邊界模糊，模組職責不清晰，當系統逐漸變大，程式碼依賴複雜，難以維護。
• 所有人同時在一個工程上開發，容易發生程式碼修改衝突，依賴複雜導致專案協調困難，並且區域性修改影響不可知，需要全覆蓋測試，需要重新部署，難以支援大團隊並行開發。
• 當系統很大時，編譯和部署耗時。
• 應用水平擴充套件難，一方面狀態在應用內部管理，無法透明路由；另一方面，不同模組對資源需求差異大，當業務量增大時，一視同仁地為所有模組增加機器導致硬體浪費。

作者之前曾在一家大型電商公司工作，當時整個網站是一個單體應用，有數百萬行程式碼，有專門的團隊負責程式碼合併，有專門的團隊負責編譯指令碼開發，有一套複雜的火車模型協調不同團隊，整套流程體系很精密很複雜，但這何嘗不是單體應用的無奈和代價。

分散式架構應用

1. 架構模型

在分散式應用架構中，應用相互獨立，每個應用程式碼獨立開發，獨立部署，應用通過有限的API介面互相關聯。API介面屬於應用一部分，一般和表示層處於同一層次，兩者共享業務邏輯層，API和表示層採用同樣的web端技術，通訊協議一般使用HTTP，資料格式是JSON，應用整合方式比較簡化。

分散式架構首先對系統按照業務進行垂直切分，對廣度上覆雜的業務實現物理解耦，應用內部還是水平切分，對深度上覆雜的業務實現邏輯解耦。分散式架構也可以解決業務量大的問題，對於某些高併發/大流量系統，把系統切分為不同應用，針對資源需求特點（比如CPU/IO/儲存密集型），通過加強硬體配置滿足不同應用的需求，避免一刀切方式帶來的資源浪費。

技術上，API採用標準的HTTP/JSON進行通訊，呼叫雙方實現難度都不大，但是API 
一般是“裸奔”的，在系統層面，呼叫依賴關係不透明，呼叫可靠性缺乏保障，因此只適用應用之間依賴鏈路少，呼叫量不大的系統，即應用之間耦合確實夠鬆的系統。

1. 優缺點

分散式架構每個應用內部高內聚，獨立開發、測試和部署，支援開發敏捷；同時應用之間鬆耦合，業務邊界清晰，業務依賴明確，支援大專案並行開發，實現業務敏捷。

在分散式架構中，應用的表示層和API沒有物理分離，需要同時滿足自身業務需求和關聯業務需求，相互影響，比如API介面會隨著外部應用的需求經常變化，這會導致整個應用重新部署。

執行時，API以HTTP/REST方式通過網路對外提供介面，其通訊可靠性和資料的封裝性相對於程序內呼叫比較差，如果沒有一些可靠的技術機制，如路由保障/失敗重試/監控等， 裸奔的API方式將嚴重影響系統整體可用性。

SOA架構

1. 架構模型

廣義上，SOA也是分散式應用架構一種，但內涵不同。

這裡有兩種型別“應用”，應用1~N是前端應用，面向使用者，服務1~N是service，只提供業務邏輯和資料。這些應用都是獨立部署，前端應用不再通過API直接關聯，而是通過後端服務共享業務邏輯。

此外相對於“裸奔”的API，SOA架構提供配套的服務治理，包括服務註冊、服務路由、服務授權、服務降級、服務監控等等。這些功能通過專門的中介軟體支援，有中心化和去中心化兩種方式，具體技術實現機制和適用場景，網上有很多專門介紹，這裡就不展開了。

SOA架構在分散式架構垂直切分的基礎上，進一步把原來單體應用的業務邏輯層獨立成service，做到物理上的徹底分離。

每個service專注於特定職責，實現系統核心業務邏輯，service之間通過互相呼叫，可以完成複雜業務邏輯，解決業務深度上的問題；同時service面向眾多的應用，以共享的方式支援邏輯複用。所以，SOA架構既體現業務的分，又體現業務的合，更多地從業務整體上考慮系統拆分。

相比分散式應用架構，基於SOA的系統有大量的service應用，整個系統基於服務呼叫，所以對服務依賴的透明性和服務呼叫的可靠性提出很高要求，需要專門的SOA框架支援，還需要配套的監控體系和自動化的運維繫統支援，技術複雜性高，SOA架構可以集中體現一個企業的IT技術能力。

1. 優缺點

SOA架構優缺點如下圖所示：

相比較普通API方式，SOA架構更進一步：

1)每個service都是濃縮的精華，聚焦某方面核心業務，同時以複用的方式供整個系統共享。 
2)服務作為獨立的應用，獨立部署，介面清晰，很容易做自動化測試和部署。 
3)服務是無狀態的，很容易做水平擴充套件；通過容器虛擬化技術，實現故障隔離和資源高效利用，業務量大的時候，加機器即可。 
4)基於SOA的系統可以根據服務執行情況，靈活調控服務資源，包括服務上下架、服務升降級等，使系統真正具備可運營的能力。

當然天下沒有免費的午餐，SOA也帶來了額外複雜性和弊端：

1)系統依賴複雜，給開發/測試/部署帶來一系列挑戰。 
2)端到端的呼叫鏈路長，可靠性降低，依賴網路狀況、服務框架及具體service的質量。 
3)分散式資料一致性和分散式事務支援困難，一般通過最終一致性簡化解決。 
4)端到端的測試和排障複雜，SOA對運維提出更高要求。

SOA落地方式

在實踐中，SOA架構不斷深入發展，具體落地形式也多種多樣。

1)面向外部SOA

SOA的前身是web service，web service初衷是企業之間通過Internet進行互聯，如下圖所示：

每個公司把自己的優勢資源通過web service釋出，如圖中天氣服務/機票服務/酒店預訂服務來自不同公司，其他企業可以直接呼叫服務或整合多個服務，實現企業間資源共享。

2)面向應用SOA

面向應用SOA把原單體應用裡的業務邏輯層剝離出來，作為單獨的服務對外提供。 
舉一個電商的例子，這裡有兩個應用，顧客使用的商品詳情頁，展示商品的資訊、商品庫存，商品價格；內部客服人員使用的客服系統，根據顧客來電要求，修改訂單，同時也需要獲取商品的基本資訊、價格資訊等。

經過SOA改造後，應用架構如下圖所示：

這裡的service實現底層資料對於前端頁面的透明化，表示層和業務邏輯各自獨立維護，同時全部業務邏輯對其他應用開放，新應用可以自由整合來自多個服務的介面，快速支援業務創新。

面向應用的SOA架構對系統進行物理上的水平切分，結果是表示層單飛，邏輯層對外全開放。但每個service是原系統業務邏輯的封裝，介面設計面向原應用的業務case，如果其它應用的需求有差異，則自己建立service訪問底層資料。如此導致service職責不夠聚焦，類似的介面分散化，同時底層資料表被多方訪問，資料模型修改困難，資料一致性難以保障。

最終系統整體依賴複雜，容易形成網狀結構，修改時，往往牽一髮動全身。

3)微核心SOA 
每個企業都有自己的核心資料，比如對於電商系統來說，使用者/商品/訂單/庫存/價格都是核心資料，稱之為主資料。微核心SOA聚焦各類主資料，封裝相關表的所有訪問，架構示意如下：

每個服務獨佔式地封裝對應主資料表的訪問，這些服務構成系統的基礎服務，一起組成系統的微核心，供所有上層應用共享。

微核心服務是原子服務，介面粒度比較細，可以在其上構造聚合服務，為上層應用提供粗粒度服務。可以是資訊聚合，比如圖中商品聚合服務整合商品的基本資訊/庫存/價格；也可以是流程聚合，比如下單介面，呼叫來自多個服務的介面，共同完成複雜的下單操作。

這裡服務是分層次的，聚合服務是上層，基礎服務是底層，依賴規則如下：

• 上層服務可以呼叫同層服務和基礎服務
• 基礎服務是原子服務，不可相互呼叫
• 前端應用可呼叫聚合服務和跨層呼叫基礎服務

微核心的微表示服務數量有限，介面粒度細；核心表示這些基礎服務處於呼叫底層，負責核心資料和業務，這和作業系統的核心概念上類似，主資料相當於核心的硬體，如cpu/記憶體/外存等，微核心的各個基礎服務分別負責這些核心資源的管理，遮蔽底層的複雜性，對上層應用提供統一入口和透明化訪問。

最近微服務很火，其特徵是職責單一、介面粒度細、輕量級通訊協議等，微核心SOA架構有微服務的形，同時有業務核心的神，是架構形散神不散思想的很好體現，這個在淘寶、京東、一號店等大型電商系統都已有豐富實踐。

4)方式比較

面向企業外部SOA，業務場景有特殊性，不深入分析，這裡主要比較面向應用SOA和微核心SOA的區別，一個大型B2C電商系統，應用和主資料是多對多依賴關係，如下圖所示：

面向應用的服務從特定應用出發，整合應用對相關資料的訪問需求；微核心服務從特定主資料為中心，收斂各個業務對資料的訪問需求。

在面向應用的服務設計下，資料表的訪問入口是發散的，來自多個應用，這帶來一系列弊端： 
1)資料模型碎片化 
每個應用都會基於自己的需求，往表裡加欄位，很多電商的商品表/訂單表有多達200個欄位，都是野蠻增長，缺少控制的結果。 
2)資料模型修改困難 
類似的訪問需求散佈在多個服務，缺乏整合，同時表schema修改會影響很多服務和應用。 
3)連線資源利用率低 
多個服務直連資料庫，並且每個服務會盡可能多地配置連線數，在應用數量多，業務併發量大的情況下，往往導致資料庫連線數不夠。

微核心SOA通過收斂對主資料的訪問，保證資料模型一致性、優化介面和有效利用資料庫連線資源。同時通過服務分層，簡化系統依賴關係。更為重要的是，微核心服務保證了業務模型的一致性，比如電商系統的商品體系，包含單品/系列商品/組合商品/搭售商品/虛擬商品等一系列複雜概念，這些複雜邏輯在基礎商品服務裡處理，對上層業務透明一致。

如果業務模式簡單，應用數量少，特定主資料的訪問絕大多數(比如說80%)來自某個應用，則服務設計以應用為中心是可以的，不利影響比較小。

對於大型網際網路系統，業務廣度和深度都複雜，但無論多複雜的系統，主資料型別都是有限的，可以通過聚焦有限的基礎業務，以此支援無限的應用業務，結果是底層業務模型穩定，上層業務可以靈活擴充套件。

面向應用的服務設計是SOA初級階段，從具體業務著手，自底向上，難度小；微核心服務設計是SOA高階階段，從全域性著手，對業務和資料模型高度抽象，自頂向下，難度大。

值得注意的是，在提供基礎服務同時，每個應用也可以建立自己需要的服務（但主資料的訪問必須通過基礎服務），所以微核心的服務和麵嚮應用的服務可以有機結合在一起，當業務應用變得很多，並且不斷增長，可以考慮逐步往基礎服務過渡，整合特定主資料有關的業務邏輯。

順便提一下，應用架構會影響組織架構，如果採用面向應用的服務設計，具體service一般由相關應用的團隊負責；如果是微核心的服務設計，一般由單獨的共享服務部門負責所有基礎服務開發，和各個業務研發部門並列，保證設計的中立性和需求響應的及時性。

應用架構的進化

軟體是人類活動的虛擬，業務架構是生產活動的體現，應用架構是具體分工合作關係的體現。 
單體應用類似原始氏族時代，氏族內部有簡單分工，氏族之間沒有聯絡；分散式架構類似封建社會，每個家庭自給自足，家庭之間有少量交換關係；SOA架構類似工業時代，企業提供各種成品服務，我為人人，人人為我，相互依賴。微核心的SOA架構類似後工業時代，有些企業聚焦提供水電煤等基礎設施服務，其他企業在之上提供生活服務，依賴有層次。

業務架構是生產力，應用架構是生產關係，技術架構是生產工具。業務架構決定應用架構，應用架構需要適配業務架構，並隨著業務架構不斷進化，同時應用架構依託技術架構最終落地。

企業一開始業務比較簡單，比如進銷存，此時面向內部使用者，提供簡單的資訊管理系統（MIS），支援資料增刪改查即可，單體應用可以滿足要求。

隨著業務深入，進銷存每塊業務都變複雜，同時新增客戶關係管理，以更好支援營銷，業務的深度和廣度都增加，這時需要對系統按照業務拆分，變成一個分散式系統。

更進一步，企業轉向網際網路+戰略，拓展線上交易，線上系統和內部系統業務類似，沒必要重做一套，此時把內部系統的邏輯做服務化改造，同時供線上線下系統使用，變成一個簡單的SOA架構。

緊接著業務模式越來越複雜，訂單、商品、庫存、價格每塊玩法都很深入，比如價格區分會員等級，訪問渠道（無線還是PC），銷售方式（團購還是普通）等，還有大量的價格促銷，這些規則很複雜，容易相互衝突，需要把分散到各個業務的價格邏輯進行統一管理，以基礎價格服務的方式透明地提供給上層應用，變成一個微核心的SOA架構。

同時不管是企業內部使用者，還是外部顧客所需要的功能，都由很多細分的應用提供支援，需要提供portal，整合相關應用，為不同使用者提供統一檢視，頂層變成一個AOA的架構（application orientated architecture）。

隨著業務和系統不斷進化，最後一個比較完善的大型網際網路應用架構如下圖所示：

最終整個系統化整為零，形神兼備，支援積木式拼裝，支援開發敏捷和業務敏捷。

應用架構，需要站在業務和技術中間，在正確的時間點做正確的架構選擇，保證系統有序進化。