【架构】分布式架构设计之电商平台
何为软件架构?不同人的答案会有所不同,而我认为一个好的软件架构除了要具备业务功能外,还应该具备一定的高性能、高可用、高伸缩性及可拓展等非功能需求。而软件架构是由业务架构和技术架构两部分组成,因为有了业务结构才会催生出软件架构,进而来满足业务上的需求,所以,在做软件架构设计时,需要分为业务架构设计和技术软件架构设计,二者不可分离哦!那么,接下来就以本人实际工作中的电商平台为例,进行说明电商平台架构设计,因为不同行业产品系统不同业务不同,而催生的系统软件的实现要求及架构设计就不同了!
l 架构设计的必要
l 电商平台的需求
l 平台的业务架构
l 平台的技术架构
l 平台架构的总结
一、架构设计的必要
1.架构师,我想很多人都知道,其实该职位头衔在最早的IT领域是没有的,它是近些年来由互联网的发展所引发的需求,因为现阶段的数据量及高并发的活跃好动,引起了不少传统的技术人员的力不从心,企业愈发关注到了系统架构的重要性,所以不同行业开始招募架构技术人员,架构师就诞生了。
2、架构设计的优势
A、更好的梳理业务的结构体系;
B、更好的拓展、维护及性能优化;
C、更好的适应企业业务灵活的推进;
D、更好的适应大数据的冲洗和应对;
E、更好的稳定性、低成本及快速迭代;
3、架构设计的注意
架构设计需要注意的地方,不是怎么把架构搭建起来,而是必须根据业务需求,严格分析,实现该需求需要什么技术会更好及更长远发展的考虑;另外,构建好的架构虽然可以运行,但是性能需要跟起来,否则架构设计会适得其反,增加不必要的工作量,那么下面就详细介绍下架构设计的策略。
二、电商平台的需求
1、客户需求
A、在线购物、在线支付或货到付款;
B、购买商品后,客户可以与客服沟通;
C、购买商品过程,物流的管理及跟踪;
D、收取到商品后,商品、物流评价打分;
客户的需求为最高,也代表了企业的核心需求,当然,企业需求还包括其它很多非功能性需求,具体请查看需求梳理部分。
2、需求梳理
客户需求 |
功能需求 |
非功能需求 |
在线购买商品 |
购物车、结算及会员管理 |
用户体验(性能、可用性) |
在线与客服沟通 |
在线客服功能 |
即时通信能力 |
在线支付或货到付款 |
多种支付方式,含在线支付或货到付款 |
安全、加密、多种支付方式灵活切换 |
在线商品、物流评论打分 |
商品、物流评价打分 |
物流体系对接 |
上面只是对电商平台需求的简单列举,还有很多需求未列出,这里只是为了分析和设计电商平台架构做准备,具体的其它需求,可以参看京东、淘宝等商城。
三、平台的业务架构
根据业务的需求进行子系统模块划分,可以划分为商品子系统、购物子系统、支付子系统、物流子系统、客服子系统、评论子系统;而非核心需求可拆分出客服子系统、评论子系统及接口子系统。另外,根据各个子系统的核心等级,可拆分出核心子系统和非核心子系统,前者包括商品子系统、购物子系统、支付子系统及物流子系统;后者,则包括评论子系统、客服子系统及接口子系统。需要注意的是一般大型电商平台的物流系统是单独分离出来的系统(入库、出库、库存管理、配送管理及货品管理),而这里划分为子系统的主要目的是为演示核心架构,本架构中物流子系统一般作为对接和管理独立子系统的对接模块哦。
1、业务拆分目的
A、为了解决各个模块子系统间的耦合、维护及拓展性;
B、方便单独部署子系统,避免集中部署导致一个出问题,全部不能用;
C、分配专门的团队,负责具体的子系统,最大化工作效率安排;
D、应对大数据,高压力时,保护核心子系统正常使用;
2、业务的架构图
在上面的业务架构图中,将核心和非核心业务进行拆分,同时每个系统都要独立部署实现,做到大数据量压下,各个系统独立运作,提高可用性,必要时可以暂停掉非核心系统的资源开销,保证核心业务正常为用户服务。
四、平台的技术架构
在上面业务架构图基础上,我们需要一个技术架构的演变过程,一切只为满足用户的体验和支撑为前提,所以技术架构的搭建不是一蹴而就的,而是随着业务的不断衍变,系统的架构会逐渐完善更新,以实现应对业务数据量的冲击。
1、基本的架构设计
记得很早的时候,很多中小企业所采用的架构设计十分简单,基本使用一台服务器来满足一切需求部署,比如:一台服务器同时用作应用部署、数据库存储以及图片存储等,不料的是待用户数据达到50万以上,系统出现很多性能问题,尽管对数据库和程序做个各种性能优化,结果仍无明显改善,架构如下:
后来,IT程序猿发现图片的读写严重影响了系统性能,并将图片单独存放在独立服务器中,并且在架构中引入了Cache中间件,比如:Memcache,这种做法是可取的,而且比原来性能提高了1-2个性能级别,架构设计如下:
2、初级的架构设计
前几年,一般的电商网站的做法是选用三台服务器,一台部署应用,一台部署数据库,一台部署NFS文件系统,做到将各个规模庞大并耗用性能的部分剥离到不同服务器设备,再配备必要的缓存中间件,基本可以满足近1000万的数据量,具体的架构图如下:
但是,目前主流使用的网站架构已经不同,大多采用集群的方式来实现负载均衡和高可用性,架构可以是下面的样子:
注意:
如果涉及到多台网站服务器的话,就会存在Session如何同步的问题,一般也是最为常用的做法,就是使用Cache中间件来存储和管理Session信息。
3、优化的架构设计
这里为解决高并发,高可用的大型电商网站的架构设计方案,主要采用了分布式、集群、负载均衡、反向代理、消息队列及多级缓存技术。该架构设计方案,是现今比较流程的大型电商网站采用的架构模式,比如:淘宝、京东等,也许会有细微不同的地方,但大同小异哦!具体的架构图方案如下:
3.1、应用集群部署
3.2、分布式
分布式,即为借助互联网环境连接不同服务器,并各个连接的服务器之间通信交互,提供服务异步调用和返回的通信机制。在这里,主要就是实现商品评论、购物客服、支付接口及物流打分系统各自所在服务器间的通信化,我们可以通过RPC协议直接在他们之间交互通信即可,而上面优化的架构即为分布式架构。
3.3、集群
集群,分为服务器集群、数据库集群及缓存中间件集群等,但这里主要指的是数据库的集群设计。数据库集群,可以实现主备数据库,做到读写分离以及高可用的实现。大型网站需要存储大规模的数据量,需要实现高可用、高并发、高性能的系统设计,一般采用冗余的方式进行系统设计,具体如下架构:
冗余方式设计数据库集群,最为常用的方式为:读写分离和分库分表了。主数据库服务器只负责写入数据,而备用服务器数据库只负责读取数据,可以做到降低数据库的IO压力;另外,如果业务系统比较庞大,可以进一步根据业务的关系度及增长频率分库,若库中的但表数据量比较大,可进一步分表,具体的分库分表可查看我的博客文章数据库的分库分表。
3.4、消息队列
消息队列,是分布式系统的常用组合,其可以解决子系统或模块间的异步通信,实现高可用,高性能的通信系统,比如:可以用在购物和配送环节,如下:
A、用户下单后,写入消息到队列,并立即返回结果给客户端;
B、库存子系统,读取消息队列,完成消减库存;
C、配送子系统,读取消息队列,并进行配送货品;
目前常使用的MQ技术有:Rabbit MQ、Active MQ、Zero MQ及MS MQ,需要根据具体的使用场景进行选择。具体的架构如下:
3.5、缓存策略
缓存,是一种缓解系统压力的存储技术,主要使用在缓存数据库IO压力而设计。按照位置的不同,可以分为本地缓存和分布式缓存两种,本篇架构采用两级缓存,一级缓存为本地缓存,二级缓存为分布式缓存。而一级缓存一般用来缓存基本不变或规律变化的数据,二级缓存用来缓存所有需要的数据信息,应用程序首先访问一级缓存;如果一级缓存没有需要的信息,那么取访问分布式缓存,如果分布式缓存也没找到需要的信息,最后去访问数据库获得数据。另外,根据业务需要,缓存分为自动过期和触发过期,具体的架构图如下:
3.6、服务抽象化
抽象化概念,可以很好的实现低耦合,高拓展作用,我们可以将各个子系统公用的功能或模块抽取出来,封装为共有的服务组件或接口,供各个现有子系统或是新增系统调用,这也是SOA架构的基础思想,具体的架构如下:
五、平台架构的总结
这里主要总结的是优化架构,架构按层次结构罗列组织,共分为四层,分别为负载均衡代理层、应用集群系统层、分布式服务层及数据资源层,层次分工明确,高拓展,低耦合,负载均衡、集群、分布式及缓存等技术的使用,架构如下: