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焦點(diǎn)三：高性能高并發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)到底該怎樣設(shè)計(jì)?

關(guān)于12306購票系統(tǒng)的問題討論到這個(gè)階段，幾乎所有人都明白，就目前情況下，使用單臺(tái)服務(wù)器根本就不可能應(yīng)對這種千萬級(jí)PV的并發(fā)，只能用集群 來解決這個(gè)問題，那么說到集群，就不可避免地談到系統(tǒng)架構(gòu)，可以說架構(gòu)將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能發(fā)揮。如果架構(gòu)不合理，單臺(tái)服務(wù)器性能再好也是無處著力; 而反之則情況未必，并且這種情況在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相當(dāng)常見，諸如谷歌、Facebook等公司均是采用普通性能的服務(wù)器來搭建集群，并通過系統(tǒng)架構(gòu)和特定優(yōu)化 來發(fā)揮其最大性能，對于業(yè)內(nèi)人士而言，這些都不必廢話。

百度首席架構(gòu)師林仕鼎認(rèn)為，類似于12306的在線交易系統(tǒng)可采用Scale- out這種模式來做，即通過簡單地不斷添加機(jī)器的方式。也就是說，架設(shè)這個(gè)系統(tǒng)本身并不復(fù)雜，12306系統(tǒng)之所以崩潰，主要原因在于請求的尖峰，10倍 于平常的壓力是很正常的。普通模型到達(dá)性能瓶頸后，開始堆積請求(可能在web server，也可能在請求隊(duì)列，不過通常不會(huì)在CDN)，吞吐急劇下降，延遲急劇上升，而隨著堆積請求越多，情況越糟，引起雪崩效應(yīng)。而12306的問 題就是屬于這種情況，這樣的壓力通常不會(huì)持續(xù)很久，如果性能不急劇下降的話，一段時(shí)間后其實(shí)也就能把請求都響應(yīng)了。但12306的情況則是人們沒有買到 票，于是不停是刷新，這個(gè)操作是不間斷的，而且是大規(guī)模范圍內(nèi)的，所以宕機(jī)也就實(shí)屬必然。

林仕鼎隨后在第二篇博文中說，(類似于 12306)系統(tǒng)的復(fù)雜度在于海量的并發(fā)請求，并發(fā)性可以通過scale-out(簡單來說，就是堆機(jī)器)加以解決，但最難的卻是保證系統(tǒng)的穩(wěn)定吞吐。值得注意的是，在線系統(tǒng)應(yīng)以保證極限情況下的穩(wěn)定輸出(sustained throughput)為首要設(shè)計(jì)目標(biāo)，而這是不容易實(shí)現(xiàn)的。至于如何切分?jǐn)?shù)據(jù)，如何scale-out，這和具體業(yè)務(wù)特點(diǎn)關(guān)系密切。這些都是軟件層需要解決的問題，如何用軟件架構(gòu)的方法來實(shí)現(xiàn)scale-up就很困難，做得好與不好可能性能差異能達(dá)幾倍到一個(gè)量級(jí)。

IBM軟件架構(gòu)師景文童認(rèn)為12306 互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)高性能、高伸縮性、高可靠性的系統(tǒng)，可以在高峰期(例如春運(yùn)時(shí)刻)增加機(jī)器能夠應(yīng)對高峰期的峰值用戶群。而目前的傳統(tǒng)做法是用一 大堆好機(jī)器來做數(shù)據(jù)庫集群和應(yīng)用服務(wù)器集群，把用J2EE架構(gòu)做出來的功能部署在應(yīng)用服務(wù)器集群上，而把大部分壓力都放在數(shù)據(jù)庫上。景文童認(rèn)為，傳統(tǒng)的做 法并不特別關(guān)注高性能、高可靠性、高伸縮性的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的代碼質(zhì)量。而這也正是12306系統(tǒng)所缺失的地方。

12306與中國著名的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行合作解決—整體架構(gòu)

針對類似于12306的高性能高并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，童文童認(rèn)為12306網(wǎng)站完全可以和新浪、淘寶等大型互聯(lián)網(wǎng)公司進(jìn)行合作，通過他們的平臺(tái)進(jìn)行登錄，利用這些大型互聯(lián)網(wǎng)公司的資源與12306的平臺(tái)相對接，以分散海量并發(fā)所帶來的壓力，具體架構(gòu)設(shè)計(jì)可參考上圖。

在集成架構(gòu)方面，可采用以消息隊(duì)列為核心的異步機(jī)制把新浪微博、淘寶、騰訊這些公司平臺(tái)提供的互聯(lián)網(wǎng)售票應(yīng)用與12306互聯(lián)網(wǎng)售票數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)集成起來。這種消息隊(duì)列為核心的異步機(jī)制進(jìn)行解耦的架構(gòu)有幾個(gè)最大的好處：

當(dāng)大量的并發(fā)的用戶(例如千萬級(jí)別的)在幾分鐘之內(nèi)甚至1分鐘之內(nèi)壓到新浪微博、淘寶、騰訊這些公司平臺(tái)提供的互聯(lián)網(wǎng)售票WEB應(yīng)用，所產(chǎn)生的壓力 由相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、均衡負(fù)載器、互聯(lián)網(wǎng)售票WEB應(yīng)用的服務(wù)器給分別的承受掉。并且轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息異步的傳到12306互聯(lián)網(wǎng)售票數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行處理，這 樣轉(zhuǎn)換給12306互聯(lián)網(wǎng)售票數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的并發(fā)壓力將會(huì)下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

12306互聯(lián)網(wǎng)售票數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)可以根據(jù)相應(yīng)的需求按需配置所需要的資源(例如機(jī)器數(shù)目和線程數(shù)目進(jìn)行處理)對不同的隊(duì)列進(jìn)行處理。并且由于采用 了消息隊(duì)列為核心的異步機(jī)制，在高峰期的時(shí)候肯定是大量的消息涌入以期待處理，在沒有采用消息隊(duì)列為核心的異步機(jī)制的時(shí)候我們需要的一次一條條進(jìn)行處理， 而這種情況下例如我們可以對登錄實(shí)現(xiàn)一次處理10條消息的批量處理，從而大大地降低對數(shù)據(jù)庫的壓力。

12306可以將前端交給這些公司合作一起解決高并發(fā)問題，當(dāng)然也可以自己獨(dú)立解決前端的并發(fā)問題，以避免合作過程中可能出現(xiàn)的問題。這對于整體系 統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)而言，并不會(huì)有太大的變化，只是需要投入大量的成本而已。