System Design 学习笔记2

Posted 2021-09-15 Harpsichord1207

本文是GitHub热门项目系统设计入门的学习笔记第2篇，本篇记录了系统架构中经常用到的各个组件。

略过的内容

• DNS
• CDN
• 反向代理
• 缓存
• 安全

负载均衡

常见的负载均衡算法有：

• 随机
• 最小负载/连接
• 轮询/加权轮询
• 哈希

负载均衡还可以分为四层负载均衡和七层负载均衡，例如AWS提供的NLB和ALB就是这样区分的。简单来说，四层负载均衡(NLB)工作在TCP那一层，七层负载均衡(ALB)工作在HTTP那一层，所以NLB性能好，能处理所有TCP流量，ALB性能稍微差点，只能处理HTTP流量，但能根据HTTP本身的数据进行路由(例如请求的路径、参数、Header不同)。

数据库

关系型数据库

关系型数据库的一些技术及其细节:

• 主从复制

  • 主库负责读写，从库只负责读
  • 主库在复制数据到从库之前挂掉会造成数据丢失
  • 从库太多写入延迟
  • 主库挂掉时，从库提升为主库需要额外的逻辑

• 主主复制

  • 需要额外的逻辑来决定写入哪个数据库
  • 与主从复制一样的问题

• 联合

  • 把数据按不同功能分为多个库，例如用户库、产品库
  • 不方便JOIN
  • 应用需要额外逻辑来确定读写哪个库

• 分片

  • 一个表分为多个表，如用户表按姓名首字母分为多个
  • SQL语句更复杂
  • 分片不合理可能导致数据不均衡，例如某个姓的用户很多
  • 不方便JOIN

• 非规范化

  • 即不完全遵循关系型数据库的规范来储存数据
  • 冗余信息来减少JOIN操作，适合写少读多的情况

• SQL调优

  • 慢查询
  • 使用索引

非关系型数据库

BASE理论:

• Basically Available: 分布式系统在出现不可预知故障的时候允许损失部分可用性
• Soft state: 允许存在中间状态
• Eventually consistent: 数据最终会一致

类型：

• KeyValue型，如redis
• 文档型，如MongoDB
• 列式存储，如HBase
• 图数据库

SQL还是NoSQL

选择SQL的原因

• 结构化数据
• 关系型数据，需要join
• 事务等

选择NoSQL的原因

• 半结构化数据
• 非关系型数据库
• 高吞吐量等

适合NoSQL的场景

• 埋点和日志数据
• 热数据
• 元数据等

异步

任务队列和消息队列

• 消息队列接收，保留和传递消息，如RabbitMQ、Kafka
• 任务队列接收任务及其相关数据，并执行任务，例如Celery

通讯

略过的内容

• OSI 7层模型
• UDP协议
• RPC
• REST

HTTP协议

• HTTP2.0

TCP协议

• 序列号和校验码
• 确认包和自动重传
• 流量控制和拥塞控制