K60至尊版狂暴引擎2.0加持：超177萬跑分斬獲性能第一
Redmi的后性能時代戰(zhàn)略發(fā)布會今天下午如期舉辦，在本次發(fā)布會上，Redmi公布了多項關(guān)于和聯(lián)發(fā)科的深度合作，以及新機K60 Ultra在軟件和硬件方面的特性，例如：“K60 至尊版，雙芯旗艦
大家好，我是Tom哥。
大型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計，講究一個四件套組合拳玩法，高并發(fā)、高性能、高可用、高擴展。
如果能掌握這四個方面，應付大廠面試以及日常工作中的架構(gòu)方案設(shè)計基本不是什么難題。
今天，Tom哥就帶大家學習下高可用都有哪些設(shè)計技巧？
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有句古話 "牽一發(fā)而動全身"。
面對一個龐然大物，如果沒有一個合理的分工分層。任何一個小小失誤都會被無限放大，釀成巨大災難。
萬物相通，回到我們的軟件架構(gòu)。
早前的系統(tǒng)都是單體系統(tǒng)，比如電商業(yè)務，會員、商品、訂單、物流、營銷等模塊都堆積在一個系統(tǒng)。每到節(jié)假日搞個大促活動，系統(tǒng)擴容時，一擴全擴，一掛全掛。只要一個接口出了問題，整個系統(tǒng)都不可用。
“雞蛋不能放在一個籃子里”，這種連帶風險換誰都承受不起。
因此，系統(tǒng)拆分 成了更多人的選擇。
慢慢的就有了我們現(xiàn)在看到的微服務架構(gòu)，將一個復雜的業(yè)務域按DDD的思想拆分成若干子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)負責專屬的業(yè)務功能，做好垂直化建設(shè)，各個子系統(tǒng)之間做好邊界隔離，降低風險蔓延。
軟件開發(fā)有個重要原則“高內(nèi)聚、低耦合”。
小到接口抽象、MVC 分層，大到 SOLID 原則、23種設(shè)計模式。核心都是降低不同模塊間的耦合度，避免一處錯誤改動影響到整個系統(tǒng)。
就以開閉原則為例，對擴展是開放的，對修改是關(guān)閉的。隨著業(yè)務功能迭代，如何做到每次改動不對原來的舊代碼產(chǎn)生影響。
Spring 框架給我們提供了一個很好的思路，里面有個重要設(shè)計 AOP ，全稱（Aspect Oriented Programming），面向切面編程。
核心就是采用動態(tài)代理技術(shù)，通過對字節(jié)碼進行增強，在方法調(diào)用的時候進行攔截，以便于在方法調(diào)用前后，增加我們需要的額外處理邏輯。
當然還有一個重要思路就是事件機制，通過發(fā)布訂閱模式，新增的需求，只需要訂閱對應的事件通知，針對性消費即可。不會對原來的代碼侵入性修改，是不是會好很多。
同步指一個進程在執(zhí)行請求的時候，若該請求需要一段時間才能返回信息，那么這個進程將會一直等待下去，直到收到返回信息才繼續(xù)執(zhí)行下去。
效率會大大降低，聰明的人想到了 異步 方式。
如果是非實時響應的動作可以采用異步來完成，線程不需要一直等待，而是繼續(xù)執(zhí)行后面的邏輯。
如：線程池（ThreadPoolExecutor）、消息隊列 等都是這個原理
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比如一個用戶在淘寶下了一筆購物訂單，關(guān)心的是訂單是否創(chuàng)建成功，能否進行后續(xù)的付款流程
至于其他業(yè)務動作，如短信通知、郵件通知、生成訂單快照、創(chuàng)建超時任務記錄，這些非核心動作用戶并不是特別關(guān)心。
我們可以采用消息隊列的發(fā)布/訂閱 機制，數(shù)據(jù)庫插入訂單記錄后，發(fā)布一條消息到 MQ，然后就可以告知用戶下單成功。
其他事情，由不同的 Task 任務訂閱消息異步處理，彼此間互不干擾。
重試主要是體現(xiàn)在遠程的RPC調(diào)用，受 網(wǎng)絡(luò)抖動、線程資源阻塞 等因素影響，請求無法及時響應。
為了提升用戶體驗，調(diào)用方可以通過 重試 方式再次發(fā)送請求，嘗試獲取結(jié)果。比過：瀏覽器的 F5 刷新機制就是類似道理。
接口重試是一把雙刃劍，雖然客戶端收到了響應超時結(jié)果，但是我們無法確定，服務端是否已經(jīng)執(zhí)行完成。如果盲目地重試，可能會帶來嚴重后果。比如：銀行轉(zhuǎn)賬。
重試通常跟冪等組合使用，如果一個接口支持了 冪等，那你就可以隨便重試
關(guān)于的 冪等 的解決方案
我們知道不是所有的請求都能收到成功響應。除了上面的 重試 機制外，我們還可以采用補償玩法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)最終一致性。
業(yè)務補償根據(jù)處理的方向分為兩部分：
注意：補償操作有個重要前提，業(yè)務能接受短時間內(nèi)的數(shù)據(jù)不一致。
補償有很多的實現(xiàn)方式：
1、本地建表方式，存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過定時任務掃描提取，并借助反射機制觸發(fā)執(zhí)行
2、也可以采用簡單的消息中間件，構(gòu)建業(yè)務消息體，由下游的的消費任務執(zhí)行。如果失敗，可以借助MQ的重試機制，多次重試
任何服務器都有宕機的可能性，一旦存儲了數(shù)據(jù)，帶上狀態(tài)，如果發(fā)生故障，數(shù)據(jù)丟失，后果是我們無法承受的。
所以，容災備份也就變成了互聯(lián)網(wǎng)的基本能力。
那如何備份，不同的框架有不用的玩法。我們以 Redis 為例：
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Redis 借助 RDB 和 AOF 來實現(xiàn)兩臺服務器間的數(shù)據(jù)同步
一旦主節(jié)點掛了怎么辦？
這里引入哨兵機制。哨兵機制可以實現(xiàn)主從庫的自動切換，有效解決了故障轉(zhuǎn)移。整個過程分為三個階段：監(jiān)控、選主、通知。
除了 Redis 中間件外，其他常見的 MySQL、Kafka 消息中間件、HBase 、ES 等 ，凡是涉及到數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)，都有備份機制，一旦主節(jié)點掛了，會啟用備份節(jié)點，保證數(shù)據(jù)不會丟失。
雖然有了上面的備份策略，那是不是就萬事大吉呢？
在一些極端情況，如：機房斷電、機房火災、地震、山洪等不可抗力因素，所有的服務器都可能出現(xiàn)故障，無法對外提供服務，導致整體業(yè)務癱瘓。
為了降低風險，保證服務的24小時可用性，我們會采用 多活策略。
常見的多活方案有，同城雙活、兩地三中心、三地五中心、異地雙活、異地多活
不同的方案技術(shù)要求、建設(shè)成本、運維成本也都不一樣。
多活的技術(shù)方案復雜，需要考慮的問題點也非常多，這里只是拋磚引玉就不過多展開
隔離屬于物理層面的分割，將若干的系統(tǒng)低耦合設(shè)計，獨立部署，從物理上隔開。
每個子系統(tǒng)有自己獨立的代碼庫，獨立開發(fā)，獨立發(fā)布。一旦出現(xiàn)故障，也不會相互干擾。當然如果不同子系統(tǒng)間有相互依賴，這種情況比較特殊，需要有默認值或者異常特殊處理，這屬于業(yè)務層面解決方案。
隔離屬于分布式技術(shù)的衍生產(chǎn)物，我們最常見的微服務解決方案。
將一個大型的復雜系統(tǒng)拆分成若干個微服務系統(tǒng)，這些微服務子系統(tǒng)通常由不同的團隊開發(fā)、維護，獨立部署，服務之間通過 RPC 遠程調(diào)用。
隔離使得系統(tǒng)間邊界更加清晰，故障可以更加隔離開來，問題的發(fā)現(xiàn)與解決也更加快速，系統(tǒng)的可用性也更高。
高并發(fā)系統(tǒng)，如果遇到流量洪峰，超過了當前系統(tǒng)的承載能力。我們要怎么辦？
一種方案，照單全收，CPU、內(nèi)存、Load負載飚的很高，最后處理不過來，所有請求都超時無法正常響應。
另一種解決方案，“舍得，有舍有得”，多余的流量我們直接丟棄。
限流定義：
限制到達系統(tǒng)的并發(fā)請求數(shù)量，保證系統(tǒng)能夠正常響應部分用戶請求，而對于超過限制的流量，則通過拒絕服務的方式保證整體系統(tǒng)的可用性。
根據(jù)作用范圍：限流分為單機版限流、分布式限流
1、單機版限流
主要借助于本機內(nèi)存來實現(xiàn)計數(shù)器，比如通過AtomicLong#incrementAndGet()，但是要注意之前不用的key定期做清理，釋放內(nèi)存。
純內(nèi)存實現(xiàn)，無需和其他節(jié)點統(tǒng)計匯總，性能最高。但是優(yōu)點也是缺點，無法做到全局統(tǒng)一化的限流。
2、分布式限流
單機版限流僅能保護自身節(jié)點，但無法保護應用依賴的各種服務，并且在進行節(jié)點擴容、縮容時也無法準確控制整個服務的請求限制。而分布式限流，以集群為維度，可以方便的控制這個集群的請求限制，從而保護下游依賴的各種服務資源。
限流支持多個維度：
常見的限流算法：
熔斷，其實是對調(diào)用鏈路中某個資源出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)時（如：調(diào)用超時或異常比例升高），對這個資源的調(diào)用進行限制，讓請求快速失敗，避免影響到其它的資源而導致級聯(lián)錯誤。
熔斷的主要方式是使用斷路器阻斷對故障服務器的調(diào)用
斷路器有三種狀態(tài)，關(guān)閉、打開、半打開。
狀態(tài)機：
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1、關(guān)閉（Closed）狀態(tài)：在這個狀態(tài)下，請求都會被轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務。同時會記錄請求失敗的次數(shù)，當請求失敗次數(shù)在一段時間超過一定次數(shù)就會進入打開狀態(tài)。
2、打開（Open）狀態(tài)：在這個狀態(tài)下，熔斷器會直接拒絕請求，返回錯誤，而不去調(diào)用后端服務。同時，會有一個定時器，時間到的時候會變成半打開狀態(tài)。目的是假設(shè)服務會在一段時間內(nèi)恢復正常。
3、半打開（Half Open）狀態(tài)：在這個狀態(tài)下，熔斷器會嘗試把部分請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務，目的是為了探測后端服務是否恢復。如果請求失敗會進入打開狀態(tài)，成功情況下會進入關(guān)閉狀態(tài)，同時重置計數(shù)。
目前，市面流行的解決方案是阿里的開源框架 Sentinel，提供了Dashboard控制臺用于定義資源以及規(guī)則配置
降級是系統(tǒng)保護的一種重要手段。
正如 “好鋼用在刀刃上”，為了使有限資源發(fā)揮最大價值，我們會臨時關(guān)閉一些非核心功能，減輕系統(tǒng)壓力，并將有限資源留給核心業(yè)務。
比如電商大促，業(yè)務在峰值時刻，系統(tǒng)抵擋不住全部的流量時，系統(tǒng)的負載、CPU 的使用率都超過了預警水位，可以對一些非核心的功能進行降級，降低系統(tǒng)壓力，比如把商品評價、成交記錄等功能臨時關(guān)掉。棄車保帥，保證 創(chuàng)建訂單、訂單支付 等核心功能的正常使用。
當然，不同業(yè)務、不同公司，處理方式也各不相同，需要結(jié)合實際場景，和業(yè)務方同學一塊討論，最后達成一個統(tǒng)一認可的降級方案。
總結(jié)下來：降級是通過暫時關(guān)閉某些非核心服務或者組件從而保護核心系統(tǒng)的可用性。
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