分布式架构设计之电商平台

Posted 2020-09-27

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：

 

 

 

 

好了，电商平台的架构设计就介绍到这里，本篇主要是介绍架构设计的思路及应用的核心技术，供在架构设计的同学参考借鉴哦！由于作者水平有限，如有不对或是误导的地方，请不吝指出讨论（QQ群：497552060（新））。