面試官:你給我畫一下秒殺系統(tǒng)的架構(gòu)圖!

淚目，不堪回首！

博主畢業(yè)4年了，最近秋招開始了，每次回想起自己的秋招，都感覺到當(dāng)時(shí)自己特別的可惜（菜是原罪）,自己當(dāng)時(shí)簡歷上面的項(xiàng)目，只有一個(gè) 農(nóng)資電商平臺,當(dāng)時(shí)的秒殺系統(tǒng)還沒有那么普及（簡歷人均秒殺系統(tǒng)）。

第一次微眾面試

當(dāng)年自己的八股文背的其實(shí)還可以，但是自己的項(xiàng)目就只是一個(gè)單機(jī)系統(tǒng)，分布式？微服務(wù)？什么玩意？,還記得當(dāng)時(shí)微眾面試，是二面，在一個(gè)酒店房間，面試官笑嘻嘻的看著我，說讓我先畫一下我項(xiàng)目里面的農(nóng)資電商平臺， 我腦子嗡嗡叫，啥？咋畫， 就一個(gè)安卓系統(tǒng)，一個(gè)前端頁面，和一個(gè)后臺系統(tǒng)？

大概長這樣子

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我擦，這也太簡單了吧， 我是不是該畫復(fù)雜一點(diǎn)？?或者說，我這個(gè)能叫架構(gòu)嗎？就這樣，猶豫之間，毛線都沒有畫出來... 我記得當(dāng)時(shí)好像畫了個(gè)這樣子的玩意。。毫無意外的，嗝屁了～

這玩意有點(diǎn)四不像，不說了，丟臉～

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第二次微眾面試

第二次微眾面試，畢業(yè)有快一年了，抱著試一下的心態(tài)，找了個(gè)師姐內(nèi)推, 那時(shí)候我在干啥呢，在搞爬蟲。公司離微眾比較近，就在金蝶那邊,下班了溜過去，跟面試官吧啦了一會八股文，好家伙，沒一會就掏出了一張紙：

來畫一下你們現(xiàn)在這個(gè)爬蟲系統(tǒng)的架構(gòu)圖！

當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的部署架構(gòu)長這樣吧， 比上面的看起來還簡單一點(diǎn)。

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但是，我就是畫不出手?。。?！心里想著太簡單了?。?！這玩意能叫架構(gòu)嗎？

攤牌了， 我不會畫！

現(xiàn)在想起來，真的太憋屈了，年輕?。∧侨绻F(xiàn)在來回頭看的話，能怎么畫呢？

單體系統(tǒng)的部署架構(gòu)圖

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爬蟲系統(tǒng)的分層架構(gòu)圖

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爬蟲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)

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架構(gòu)圖

從上面的各個(gè)方向描述架構(gòu)來看，其實(shí)即使是單體系統(tǒng) 也能夠畫出不一般的架構(gòu)圖?。樯懂?dāng)時(shí)我就不會呢?。?/p>

最近在看架構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容（華仔的課），在4+1 視圖里面，從多方面描述了我們的系統(tǒng)，可以參考下面的描述，

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你的秒殺系統(tǒng)，架構(gòu)是怎么樣的？

單體系統(tǒng)

不管你們簡歷吹的多牛逼，我猜你們的服務(wù)，大部分都是長這個(gè)樣子的，猜對的話點(diǎn)個(gè)關(guān)注, 只有瀏覽器是分布式的。

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那我該如何去描述我的單體系統(tǒng)呢？

架構(gòu)設(shè)計(jì)的三大原則：

• 簡單原則
• 合適原則
• 演進(jìn)原則

每一條原則都符合我們大學(xué)做的秒殺系統(tǒng)?。?！

簡單原則：一個(gè)系統(tǒng)就可以滿足我們秒殺服務(wù)的所有動作，沒有太多的中間件依賴

合適原則：在我們的實(shí)踐項(xiàng)目中，單體系統(tǒng)是最適合不過的了。（主要是沒錢啊！拆分服務(wù)，引入中間件，部署集群，都得錢?。。?/p>

演進(jìn)原則：這個(gè)比較好理解，沒有什么系統(tǒng)架構(gòu)是一出生就定下來的，是隨著時(shí)間，業(yè)務(wù)需求，不斷演變出來的。

總結(jié)：

我們架構(gòu)的優(yōu)勢：?成本低，系統(tǒng)復(fù)雜度低，維護(hù)成本低，快速定位問題

劣勢：穩(wěn)定性差，并發(fā)量低，擴(kuò)展性弱等

在梳理架構(gòu)時(shí)，每個(gè)方案都有他的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，所以需要了解你目前方案的優(yōu)缺點(diǎn)。才能更好的向面試官展示你的系統(tǒng)！

服務(wù)拆分

好家伙，參加了個(gè)科創(chuàng)比賽，資金到位了，能買更多機(jī)器了，那不得將服務(wù)優(yōu)化一下，拆分個(gè)微服務(wù)系統(tǒng)出來！

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在這個(gè)服務(wù)拆分的架構(gòu)中，我們做了哪些動作？

• 靜態(tài)資源隔離（CDN加速）
• 代理服務(wù)器（Nginx）
• 服務(wù)拆分，應(yīng)用獨(dú)立部署
• 服務(wù)rpc通信 （rpc框架 & 注冊中心）

1、前后端分離

在單體系統(tǒng)中，我們的靜態(tài)資源（Html,JS,CSS 和 IMG）可能都是通過我們服務(wù)端進(jìn)行返回，存在的問題是：

• 前端代碼維護(hù)成本比較高（全棧開發(fā)成本也高）
• 前端代碼發(fā)布，需要整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)布
• 服務(wù)器帶寬，請求資源占用等

那么通過前后端分離所帶來的好處就很明顯了：

• 代碼獨(dú)立維護(hù)（低耦合）,發(fā)布成本低(高效率)
• 前后端通過接口交互動態(tài)數(shù)據(jù)
• CDN資源訪問加速,減少后端服務(wù)壓力（高性能）

2、反向代理

反向代理的作用比較明顯， 由于我們服務(wù)拆分成多個(gè)，那么我們和前端進(jìn)行交互時(shí)，需要提供一個(gè)通用的入口。而這個(gè)入口，就是我們的反向代理服務(wù)器(Nginx)。例如：服務(wù)域名：https://www.jiuling.com ，根據(jù)restful規(guī)范，我們可以通過 https://www.jiuling.com/user/1.0/login 將請求轉(zhuǎn)發(fā)到 用戶服務(wù)的登錄接口中。

3.進(jìn)程間通信

隨著服務(wù)的拆分，在部分功能的實(shí)現(xiàn)上，就會涉及到服務(wù)間相互調(diào)用的情況，例如：

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在常見的實(shí)現(xiàn)方案上，我們會采用 注冊中心 和 RPC框架,來實(shí)現(xiàn)這一能力。而我們比較常用的實(shí)現(xiàn)方案就是 zookeeper & dubbo。

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為什么要使用 RPC 框架？

當(dāng)我們提到使用 RPC框架 的時(shí)候，是否有去思考過，為什么要使用 RPC框架？ 每個(gè)服務(wù)提供 RESTful 接口，不是也能夠完成服務(wù)間通信嗎？

這里就需要進(jìn)行對比 RPC 和 RESTful 的區(qū)別了:

• 數(shù)據(jù)報(bào)文小&傳輸效率快：RPC簡化了傳輸協(xié)議中一些必要的頭部信息，從而加快了傳輸效率。
• 開發(fā)成本低：例如 Dubbo框架，封裝好了服務(wù)間調(diào)用的邏輯(如：反射，建連和超時(shí)控制等)，只需要開發(fā)相應(yīng)的接口和數(shù)據(jù)模型即可。
• 服務(wù)治理: 在分布式場景下，我們的服務(wù)提供者不止一臺，那么就涉及到 服務(wù)健康，負(fù)載均衡和服務(wù)流控等情況需要處理，而這部分能力在rpc & 注冊中心 的架構(gòu)下，都已經(jīng)滿足了。

說完優(yōu)點(diǎn)后，再來分析一下，RPC的缺點(diǎn):

• 耦合性強(qiáng)：相較于 RESTful而言，RPC 框架在跨語言的場景下實(shí)現(xiàn)比較困難。并且版本依賴比較強(qiáng)。服務(wù)脫離了當(dāng)前內(nèi)網(wǎng)環(huán)境后，無法正常提供服務(wù),遷移成本高。
• 內(nèi)網(wǎng)調(diào)用：RPC更適合內(nèi)網(wǎng)傳輸，在公網(wǎng)環(huán)境下，顯得沒那么安全。

分布式微服務(wù)

在上一個(gè)版本的服務(wù)拆分中, 我們根據(jù)不同的業(yè)務(wù)邊界，功能職責(zé),劃分出了多個(gè)子系統(tǒng),而針對不同的系統(tǒng)，他所承受的負(fù)載壓力是不一樣的，例如：訂單服務(wù)的每個(gè)請求處理耗時(shí)較長（其他服務(wù)壓力不大），為了挺升我們的下單量，我們可以只擴(kuò)容訂單服務(wù)即可,這就是我們在服務(wù)拆分所帶來的收益，性能使用率提升！

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從上面的圖我們可以看到，有些服務(wù)出現(xiàn)了不同的重影，每一個(gè)方塊,可以理解為一臺機(jī)器,在這個(gè)架構(gòu)中， 為了保證我們的下單成功率，以及下單量，我們主要將服務(wù)器集中在了訂單服務(wù)。

除此之前，再來看看我們的中間件集群部署：

• mysql 主從架構(gòu)：讀寫分離，減輕主庫壓力，確保數(shù)據(jù)能正常寫入，保障訂單數(shù)據(jù)落庫.
• zookeeper 主從架構(gòu)：保障注冊中心可用，避免導(dǎo)致全鏈路雪崩。
• redis 哨兵集群：避免redis宕機(jī)導(dǎo)致大流量直接打到數(shù)據(jù)庫中。

小結(jié)

到這里為止，一般我們自己開發(fā)的系統(tǒng)，也就基本完成了整個(gè)秒殺系統(tǒng)的演進(jìn)了。可能大伙一直有個(gè)疑問，為什么少了我們最熟悉的MQ呢？

在整個(gè)調(diào)用鏈路中，我都是以同步調(diào)用的方式去講述這一個(gè)秒殺系統(tǒng)的架構(gòu),因?yàn)檫@個(gè)已經(jīng)滿足我們當(dāng)前的流量訴求了，在架構(gòu)設(shè)計(jì)的原則里面，提到的，合適原則，和演進(jìn)原則。在當(dāng)前滿足流量需求的情況下，我們需要先思考引入消息中間件，帶來的問題是什么？解決的問題又是什么？在權(quán)衡利弊后，才是我們決策是否要使用這個(gè)方案的時(shí)候。

高性能

在上述架構(gòu)演進(jìn)的過程中，我們通過服務(wù)拆分，垂直擴(kuò)容，分布式部署等方式,提升了我們架構(gòu)的性能和穩(wěn)定性,對于我們自研階段的架構(gòu)演進(jìn)已經(jīng)是足夠滿足我們的流量訴求了，但如果我們想繼續(xù)優(yōu)化我們的系統(tǒng)，提升服務(wù)性能，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

• 資源預(yù)熱
• 緩存預(yù)熱
• 異步調(diào)用

1、資源預(yù)熱

在上面的服務(wù)拆分階段, 我們就提到了資源動靜分離, 這里的靜態(tài)資源包括：html,js,css,img 等。我們活動階段，可以通過后臺管理系統(tǒng)，將商品服務(wù)中的活動的靜態(tài)資源預(yù)熱到CDN，加速資源的訪問。

資源預(yù)熱：?通過預(yù)先將資源加載到CDN
回源：CDN找不到資源后，會觸發(fā)源站（商品服務(wù)）調(diào)用，進(jìn)行查詢對應(yīng)資源，如果源站存在該資源，則會返回到CDN中進(jìn)行緩存。
OSS：?實(shí)際存儲靜態(tài)資源的服務(wù)（可參考阿里云OSS）

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上面有反復(fù)提到，引入一個(gè)技術(shù)的時(shí)候，需要同時(shí)考慮它所帶來的利和弊，那么 CDN的風(fēng)險(xiǎn)是什么呢？

• 成本 : 比較直接，就是得多花錢！
• 帶寬 ：在大流量的訪問下， CDN 是否能支撐那么多的帶寬，每個(gè)服務(wù)器能支撐的流量是有限的，需要考慮CDN是否能支撐業(yè)務(wù)的訪問量。
• CDN命中率: 在CDN命中率低的情況下，比如活動圖片,每一個(gè)小時(shí)都會發(fā)生改變，那么每次圖片的替換，都會觸發(fā)回源操作,這時(shí)候的資源訪問效率反而有所下降。

2、緩存預(yù)熱

與上面的靜態(tài)資源加速相對比，動態(tài)數(shù)據(jù)則需要通過緩存進(jìn)行性能上的優(yōu)化，老生常談，為什么redis 那么快？

• 單線程（redis的性能瓶頸并不在這，所以這個(gè)不算優(yōu)勢）
• 多路I/O復(fù)用模型
• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單
• 基于內(nèi)存操作

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引入 redis 帶來的風(fēng)險(xiǎn)主要有:

• reids 宕機(jī)：單機(jī)部署的情況下，會導(dǎo)致大量的服務(wù)調(diào)用超時(shí)，最終引起服務(wù)雪崩?？赏ㄟ^Sentinel集群優(yōu)化。
• 緩存擊穿：大流量下，緩存MISS和緩存過期等情況，會導(dǎo)致請求穿透到數(shù)據(jù)庫，如果數(shù)據(jù)庫扛不住壓力，會造成服務(wù)雪崩?？梢酝ㄟ^ 布隆過濾器進(jìn)行優(yōu)化。
• 數(shù)據(jù)一致性：緩存數(shù)據(jù)與DB 的數(shù)據(jù)一致性問題，需要通過更新策略進(jìn)行保障。

3、異步調(diào)用

通過異步的方式，將減庫存成功的用戶，通過消息的方式，發(fā)送給訂單服務(wù)，進(jìn)行后續(xù)的下單操作?？梢栽诙虝r(shí)間內(nèi)，將所有的商品銷售出去。整體的流程如下圖所示：

MQ異步調(diào)用為什么能過提升我們服務(wù)的吞吐量呢？

主要原因在于，通過異步調(diào)用的方式，我們將消息投遞過去了，就完成了這一次的請求處理，那么性能的瓶頸，由訂單服務(wù)，轉(zhuǎn)移到了秒殺服務(wù)這里。通過減少調(diào)用依賴，從而提升了整體服務(wù)的吞吐量。

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MQ 帶來的常見問題：

• 數(shù)據(jù)一致性
• 重復(fù)消費(fèi)：由于生產(chǎn)者重復(fù)投遞消息，或者消費(fèi)緩慢導(dǎo)致重復(fù)推送消息。需要通過加鎖，消費(fèi)冪等來保證消費(fèi)正常。
• 消息堆積：生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于消費(fèi)能力情況下，會導(dǎo)致消息堆積。
• MQ可用性：MQ宕機(jī)的情況下，需要支持同步調(diào)用切換。

這里不做詳細(xì)介紹，后面會專門寫一篇MQ相關(guān)的文章。

高可用

能看到這里真不容易，感謝大家的支持。關(guān)于可用性這里，之前有寫過一篇 # 《高可用實(shí)戰(zhàn)》-B站蹦了，關(guān)我A站什么事？感興趣可以看一下。

高可用主要可以從：

• 動態(tài)擴(kuò)容：根據(jù)服務(wù)壓力，針對不同服務(wù)進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)容。
• 限流熔斷：可參考我之前的文章：# 《高可用實(shí)戰(zhàn)》-B站蹦了，關(guān)我A站什么事？
• 異地多活: 通過多機(jī)房部署，避免物理攻擊！

同城雙活

部署在同一個(gè)城市不同區(qū)的機(jī)房，用專用網(wǎng)絡(luò)連接。兩個(gè)機(jī)房距離一般就是幾十千米，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度幾乎和同一個(gè)機(jī)房相同，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度、成本。

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這個(gè)模式無法解決極端的災(zāi)難情況，例如某個(gè)城市的地震、水災(zāi)，此方式是用來解決一些常規(guī)故障的，例如機(jī)房的火災(zāi)、停電、空調(diào)故障。

異地多活

在上述模式中，沒辦法解決城市級別的服務(wù)容災(zāi)，比如水災(zāi)，地震等情。而通過異地多活的部署方案，則可以解決這種問題。

但是每個(gè)方案都是存在利和弊的，那么異地多活的弊端主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)一致性的問題上!

跨城異地主要問題就是網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲，例如北京到廣州，正常情況下的RTT（Round-Trip?Time?往返時(shí)延）是50毫秒，
當(dāng)遇到網(wǎng)絡(luò)波動等情況，會升到500毫秒甚至1秒，而且會有丟包問題。

物理距離必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，這就得從“數(shù)據(jù)”特性來解決，
如果是強(qiáng)一致性要求的數(shù)據(jù)（如存款余額），就無法做異地多活。

點(diǎn)關(guān)注，不迷路

圖片地址：draw.io原圖

好了各位，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，我后面會每周都更新幾篇高質(zhì)量的大廠面試和常用技術(shù)棧相關(guān)的文章。感謝大伙能看到這里，如果這個(gè)文章寫得還不錯(cuò)， 求三連！??！感謝各位的支持和認(rèn)可，我們下篇文章見！

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寫在最后

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