web服务器分布式系统有什么特点


本篇内容介绍了“web服务器分布式系统有什么特点”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
一个tomcat打天下的时代,不能说完全淘汰了,在一个管理系统,小型项目中还经常使用,这并不过分,出于成本的考虑,这反而值得提倡。但如果要延伸到高并发场景下就必然要了解分布式系统:分布式系统:一个硬件软件组件分布在不同的网络计算机上,彼此之间仅仅通过消息传递进行通信和协调的系统
这是分布式系统,在不同的硬件,不同的软件,不同的网络,不同的计算机上,仅仅通过消息来进行通讯与协调
这是他的特点,更细致的看这些特点又可以有:分布性对等性并发性缺乏全局时钟故障随时会发生1. 分布性既然是分布式系统,最显著的特点肯定就是分布性,从简单来看,如果我们做的是个电商项目,整个项目会分成不同的功能,专业点就不同的微服务,比如用户微服务,产品微服务,订单微服务,这些服务部署在不同的tomcat中,不同的服务器中,甚至不同的集群中,整个架构都是分布在不同的地方的,在空间上是随意的,而且随时会增加删除服务器节点,这是第一个特性。2. 对等性对等性是分布式设计的一个目标,还是以电商网站为例,来说明下什么是对等性,要完成一个分布式的系统架构,肯定不是简单的把一个大的单一系统拆分成一个个微服务,然后部署在不同的服务器集群就够了,其中拆分完成的每一个微服务都有可能发现问题,而导致整个电商网站出现功能的丢失。
比如订单服务,为了防止订单服务出现问题,一般情况需要有一个备份,在订单服务出现问题的时候能顶替原来的订单服务。这就要求这两个(或者2个以上)订单服务完全是对等的,功能完全是一致的,其实这就是一种服务副本的冗余
还一种是数据副本的冗余,比如数据库,缓存等,再比如大数据HDFS中的三个副本,都和上面说的订单服务一样,为了安全考虑需要有完全一样的备份存在,这就是对等性的意思。3. 并发性并发性其实对我们来说并不模式,在学习多线程的时候已经或多或少学习过,多线程是并发的基础。但是以前都是在一个JVM上实现的并发,但现在我们要接触的不是多线程的角度,而是更高一层,从多进程,多JVM的角度,例如在一个分布式系统中的多个节点,可能会并发地操作一些共享资源,如何准确并高效的协调分布式并发操作。分布式锁就是干这个事的。4. 缺乏全局时钟在分布式系统中,节点是可能反正任意位置的,而每个位置,每个节点都有自己的时间系统,因此在分布式系统中,很难定义两个事务纠结谁先谁后,原因就是因为缺乏一个全局的时钟序列进行控制,当然,现在这已经不是什么大问题了,已经有大把的时间服务器给系统调用5. 故障随时会发生任何一个节点都可能出现停电,死机等现象,服务器集群越多,出现故障的可能性就越大,随着集群数目的增加,出现故障甚至都会成为一种常态,怎么样保证在系统出现故障,而系统还是正常的访问者是作为系统搭建者应该考虑的。
知道什么是分布式系统,接下来具体来看下大型网站架构图,首先整个架构分成很多个层,应用层,服务层,基础设施层与数据服务层,每一层都由若干节点组成,这是典型的分布式架构,后面一大把的时间就是系统的学习里面的每一个部分。那么zookeeper在其中又是扮演什么角色呢,如果可以把zk扮演成交警的角色,而各个节点就是马路上的各种汽车汽车,公交车),为了保证整个交通(系统)的可用性,zookeeper必须知道每一节点的健康状态(公交车是否出了问题,要派新的公交【服务注册与发现】),公路在上下班高峰是否拥堵,在某一条很窄的路上只允许单独一个方向的汽车通过【分布式锁】。
如果交通警察是交通系统的指挥官,而zookeeper就是各个节点组成分布式系统的指挥官。如果把分布式系统和平时的交通系统进行对比,哪怕再稳健的交通系统也会有交通事故,分布式系统也有很多需要攻克的问题,比如:通讯异常网络分区三态节点故障等。1. 通信异常通讯异常其实就是网络异常,网络系统本身是不可靠的,由于分布式系统需要通过网络进行数据传输,网络光纤,路由器等硬件难免出现问题。只要网络出现问题,也就会影响消息的发送与接受过程,因此数据消息的丢失或者延长就会变得非常普遍。2. 网络分区网络分区,其实就是脑裂现象(参考Hadoop NameNode),举例来说:本来有一个交通警察,来管理整个片区的交通情况,一切井然有序,突然出现了停电,或者出现地震等自然灾难,某些道路接受不到交通警察的指令,可能在这种情况下,会出现一个零时工,片警来指挥交通。但注意,原来的交通警察其实还在,只是通讯系统中断了,这时候就会出现问题了,在同一个片区的道路上有不同人在指挥,这样必然引擎交通的阻塞混乱。这种由于种种问题导致同一个区域(分布式集群)有两个相互冲突的负责人的时候就会出现这种精神分裂的情况,在这里称为脑裂,也叫网络分区3. 三态三态是什么?三态其实就是成功,与失败以外的第三种状态,当然,肯定不叫变态,而叫超时态
在一个jvm中,应用程序调用一个方法函数后会得到一个明确的相应,要么成功,要么失败,而在分布式系统中,虽然绝大多数情况下能够接受到成功或者失败的相应,但一旦网络出现异常,就非常有可能出现超时,当出现这样的超时现象,网络通讯的发起方,是无法确定请求是否成功处理的。4. 节点故障这个其实前面已经说过了,节点故障在分布式系统下是比较常见的问题,指的是组成服务器集群的节点会出现的宕机僵死的现象,这种现象经常会发生。前面说了分布式的特点以及会碰到很多会让人头疼的问题,这些问题肯定会有一定的理论思想来解决问题的。接下来花点时间来谈谈这些理论,其中CAPBASE理论是基础,也是面试的时候经常会问到的
首先看下CAP,CAP其实就是一致性可用性分区容错性这三个词的缩写一致性一致性是事务ACID的一个特性【原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)】。这里讲的一致性其实大同小异,只是现在考虑的是分布式环境中,还是不单一的数据库。在分布式系统中,一致性是数据在多个副本之间是否能够保证一致的特性,这里说的一致性和前面说的对等性其实差不多。如果能够在分布式系统中针对某一个数据项的变更成功执行后,所有用户都可以马上读取到最新的值,那么这样的系统就被认为具有强一致性可用性可用性指系统提供服务必须一直处于可用状态,对于用户的操作请求总是能够在有限的时间内访问结果。这里的重点是有限的时间返回结果。为了做到有限的时间需要用到缓存,需要用到负载,这个时候服务器增加的节点是为性能考虑;为了返回结果,需要考虑服务器主备,当主节点出现问题的时候需要备份的节点能最快的顶替上来,千万不能出现OutOfMemory或者其他500,404错误,否则这样的系统我们会认为是不可用的。分区容错性分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候,仍然需要能够对外提供满足一致性可用性的服务,除非是整个网络环境都发生了故障。不能出现脑裂的情况。PS:一个分布式系统不可能同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个基本需求,最多只能同时满足其中的两项设计者的精力往往就花在怎么样根据业务场景在A和C直接寻求平衡;根据前面的CAP理论,设计者应该从一致性可用性之间找平衡,系统短时间完全不可用肯定是不允许的,那么根据CAP理论,在分布式环境下必然也无法做到强一致性。BASE理论:即使无法做到强一致性,但分布式系统可以根据自己的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终的一致性Basically Avaliable 基本可用当分布式系统出现不可预见的故障时,允许损失部分可用性,保障系统的基本可用;体现在时间上的损失功能上的损失;e.g:部分用户双十一高峰期淘宝页面卡顿或降级处理;Soft state 软状态其实就是前面讲到的三态,既允许系统中的数据存在中间状态,既系统的不同节点的数据副本之间的数据同步过程存在延时,并认为这种延时不会影响系统可用性;e.g:12306网站卖火车票,请求会进入排队队列;Eventually consistent 最终一致性所有的数据在经过一段时间的数据同步后,最终能够达到一个一致的状态;e.g:理财产品首页充值总金额短时不一致;假设存在如下调用链

而此时,Service A流量波动很大,流量经常会突然性增加!那么在这种情况下,就算Service A能扛得住请求,Service BService C未必能扛得住这突发的请求。
此时,如果Service C因为抗不住请求,变得不可用。那么Service B的请求也会阻塞,慢慢耗尽Service B的线程资源,Service B就会变得不可用。紧接着,Service A也会不可用,这一过程如下图所示

如上图所示,一个服务失败,导致整条链路的服务都失败的情形,我们称之为服务雪崩。那么,服务熔断和服务降级就可以视为解决服务雪崩的手段之一。服务熔断:当下游的 香港云主机服务因为某种原因突然变得不可用或响应过慢,上游服务为了保证自己整体服务的可用性,不再继续调用目标服务,直接返回,快速释放资源。如果目标服务情况好转则恢复调用。
需要说明的是熔断其实是一个框架级的处理,那么这套熔断机制的设计,基本上业内用的是断路器模式,如Martin Fowler提供的状态转换图如下所示
最开始处于closed状态,一旦检测到错误到达一定阈值,便转为open状态。这时候会有个 reset timeout,到了这个时间了,会转移到half open状态。尝试放行一部分请求到后端,一旦检测成功便回归到closed状态,即恢复服务。业内目前流行的熔断器很多,例如阿里出的Sentinel,以及最多人使用的Hystrix,在Hystrix中,对应配置如下每当20个请求中,有50%失败时,熔断器就会打开,此时再调用此服务,将会直接返回失败,不再调远程服务。直到5s之后,重新检测该触发条件,判断是否把熔断器关闭,或者继续打开。这些属于框架层级的实现,我们只要实现对应接口就好!什么是服务降级呢?这里有两种场景:当下游的服务因为某种原因响应过慢,下游服务主动停掉一些不太重要的业务,释放出服务器资源,增加响应速度!当下游的服务因为某种原因不可用,上游主动调用本地的一些降级逻辑,避免卡顿,迅速返回给用户!其实乍看之下,很多人还是不懂熔断和降级的区别,其实应该要这么理解:服务降级有很多种降级方式!如开关降级、限流降级、熔断降级!服务熔断属于降级方式的一种!可能有的人不服,觉得熔断是熔断、降级是降级,分明是两回事啊!其实不然,因为从实现上来说,熔断和降级必定是一起出现。因为当发生下游服务不可用的情况,这个时候为了对最终用户负责,就需要进入上游的降级逻辑了。因此,将熔断降级视为降级方式的一种,也是可以说的通的!撇开框架,以最简单的代码来说明!上游代码如下注意看,下游的helloWorld服务因为熔断而调不通。此时上游服务就会进入catch里头的代码块,那么catch里头执行的逻辑,你就可以理解为降级逻辑!
什么,你跟我说你不捕捉异常,直接丢页面?OK,那我甘拜下风,当我理解错误!服务降级大多是属于一种业务级别的处理。当然,我这里要讲的是另一种降级方式,也就是开关降级 这也是我们生产上常用的另一种降级方式!做法很简单,做个开关,然后将开关放配置中心!在配置中心更改开关,决定哪些服务进行降级。至于配置变动后,应用怎么监控到配置发生了变动,这就不是本文该讨论的范围。
那么,在应用程序中部下开关的这个过程,业内也有一个名词,称为埋点!那接下来最关键的一个问题,哪些业务需要埋点
一般有以下方法简化执行流程
自己梳理出核心业务流程和非核心业务流程。然后在非核心业务流程上加上开关,一旦发现系统扛不住,关掉开关,结束这些次要流程。关闭次要功能
一个微服务下肯定有很多功能,那自己区分出主要功能次要功能。然后次要功能加上开关,需要降级的时候,把次要功能关了吧!降低一致性
假设,你在业务上发现执行流程没法简化了,愁啊!也没啥次要功能可以关了,桑心啊!那只能降低一致性了,即将核心业务流程的同步改异步,将强一致性改最终一致性!可是这些都是手动降级,有办法自动降级么?
在生产上没弄自动降级!因为一般需要降级的场景,都是可以预见的,例如某某活动。假设,平时真的有突发事件,流量异常,也有监控系统发邮件通知,提醒我们去降级!
当然,这并不代表自动降级不能做,只是头脑大概想了下,如果让我来做自动降级我会怎么实现:自己设一个阈值,例如几秒内失败多少次,就启动降级自己做接口监控(有兴趣的可以了解一下Rxjava),达到阈值就走推送逻辑。怎么推呢?比如你配置是放在git上,就用jgit去改配置中心的配置。如果配置放数据库,就用jdbc去改。改完配置中心的配置后,应用就可以自动检测到配置的变化,进行降级!(这句不了解的,了解一下配置中心的热刷新功能)“web服务器分布式系统有什么特点”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注开发云网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

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