高并发架构

在业务的最初期,由于业务和用户的体量比较小,可能采用单机就足够了。随着业务的增长,用户量和并发请求量都会不断上升。当增长到一定的瓶颈的时候,系统能否抗住压力,就需要采取一些方案了。这就是著名的C10K,甚至C100K,C1000K的问题。

一般我们会从2个层面去解决这些问题:硬件层面和软件架构层面。

硬件层面

硬件层面,我们可以进行纵向扩展和横向扩展。

纵向扩展就是增加硬件的性能和配置。这个很好理解,比如采用配置更高的服务器设备和更大带宽的网络,数据库采用Oracle。纵向扩展实施起来简单,缺点是费钱;而且硬件的性能都有上限,最终还是要靠横向扩展。

横向扩展就是购买多台机器,通过负载均衡来提供服务。比如:1台不行就10台,10台不行就100台。数据库也是,数据量太大就分库分表。

软件架构层面

软件层面可以细分为很多方面,比如缓存,消息队列,数据库优化,微服务架构。

对于大多数系统,数据库都是“压倒骆驼的最后一根稻草”,是最容易引起瓶颈的问题所在。我们从架构层面尽量减少到达数据库的访问。

缓存其实就是将高频访问的数据进行缓存,获取的时候先从缓存中取,然后返回给客户端;这样就大大减少了对数据库的访问次数。缓存是成本最低,见效最高的一种方案,也是今天重点学习的内容。

消息队列可以用来应对秒杀场景的高并发,我们将所有的请求看做消息存储到消息队列,然后立即返回给客户端。然后在按照顺序从队列中取消息,一条一条的处理;可以避免系统在海量并发下造成崩溃。

数据库优化其实就SQL技巧和索引的优化了;也可以采用适合应用场景的数据库。比如如果没有事务要求,可以采用性能更高的NoSQL数据库(比如MongoDB);如果有大量的搜索需求,可以采用ElasticSearch。

微服务架构是将单体架构进行拆分,可以更好的优化具有性能瓶颈的服务,提升单个服务的性能。

Redis使用

介绍

Redis是目前最流行的缓存数据库,它将数据存到内存中,并支持持久化;所以读取速度非常快,普通机器也能轻松达到10w+/s;并支持丰富的数据类型,如key/value,list,map,set等。

官网:https://redis.io/

中文网站:http://www.redis.net.cn/

redis-cli使用

redis-cli是Redis提供的命令行客户端,可以方便执行Redis命令。简单演示命令行的操作:

  • get/set
  • del xxx
  • rpush/lrange

node_redis客户端

Redis有各种语言的客户端实现,就像我们使用MySQL驱动连接MySQL数据库一样,我们需要使用NodeJs的Redis客户端去操作Redis数据库。在NodeJs中最为好用的是node_redis实现。

node_redis:https://github.com/NodeRedis/node_redis

具体做法是:先将热点数据存储到Redis中,业务模块取数据的时候优先从缓存中获取。

代码演示热数据的准备和从缓存中取数据:

'use strict'
require('./db')
let redis = require('redis');
let util = require('util');
let client = redis.createClient('redis://127.0.0.1:6379');
let getAsync = util.promisify(client.get).bind(client)
let lrangeAsync = util.promisify(client.lrange).bind(client)
let existsAsync = util.promisify(client.exists).bind(client) client.on('error', err=>{
console.log('redis connect fail: ' + err.toString());
}); let Product = require('./model/product');
// 将商品的数据取出来,放入redis中
async function prepareHotData() {
let list = await Product.find(); let key = "product";
let data = list.reverse();
data.forEach( d=>{
client.lpush(key, JSON.stringify(d))
})
}
// 数据的准备可以在项目启动时进行,或者访问频次少的时间段
// prepareHotData() async function getProductsByPage(page = 1) {
let hasProduct = await existsAsync('product')
if(hasProduct===1){
let skip = (page-1)*5;
let limit = skip+5 - 1;
let res = await lrangeAsync('product', skip, limit)
console.log(res);
}else {
// 从数据库中获取
} } getProductsByPage(1);

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