【高并发、高性能、高可用】系统设计经验_三高架构设计方案

知识分享，以技会友。大家好，我是Tom哥。阅读本文大约需要 15 分钟。

软件开发通常会提到一个名词 “三高”，即高并发、高性能、高可用。

具体的指标定义，如：高并发方面要求QPS 大于 10万；高性能方面要求请求延迟小于 100 ms；高可用方面要高于 99.99%。

接下来，我们重点来介绍这 三高

 

高并发

 

我们使用 QPS（Queries Per Second，每秒查询率）来衡量系统承载能力。架构策略有哪些？

 

1、负载均衡

正所谓双拳难敌四手，高并发撑场面的首选方案就是集群化部署，一台服务器承载的QPS有限，多台服务器叠加效果就不一样了。

如何将流量转发到服务器集群，这里面就要用到负载均衡，比如：LVS 和 Nginx。

常用的负载算法有轮询法、随机法、源地址哈希法、加权轮询法、加权随机法、最小连接数法等

业务实战：对于千万级流量的秒杀业务，一台LVS扛不住流量洪峰，通常需要 10 台左右，其上面用DDNS（Dynamic DNS）做域名解析负载均衡。搭配高性能网卡，单台LVS能够提供百万以上并发能力。

注意， LVS 负责网络四层协议转发，无法按 HTTP 协议中的请求路径做负载均衡，所以还需要 Nginx

2、池化技术

复用单个连接无法承载高并发，如果每次请求都新建连接、关闭连接，考虑到TCP的三次握手、四次挥手，有时间开销浪费。池化技术的核心是资源的“预分配”和“循环使用”，常用的池化技术有线程池、进程池、对象池、内存池、连接池、协程池。

连接池的几个重要参数：最小连接数、空闲连接数、最大连接数

Linux 内核中是以进程为单元来调度资源的，线程也是轻量级进程。所以说，进程、线程都是由内核来创建并调度。协程是由应用程序创建出来的任务执行单元，比如 Go 语言中的协程“goroutine”。协程本身是运行在线程上，由应用程序自己调度，它是比线程更轻量的执行单元。

 

在 Go 语言中，一个协程初始内存空间是 2KB（Linux 下线程栈大小默认是 8MB），相比线程和进程来说要小很多。协程的创建和销毁完全是在用户态执行的，不涉及用户态和内核态的切换。另外，协程完全由应用程序在用户态下调用，不涉及内核态的上下文切换。协程切换时由于不需要处理线程状态，需要保存的上下文也很少，速度很快。

Go语言中协程池的实现方法有两种：抢占式和调度式。

• 抢占式协程池，所有任务存放到一个共享的 channel 中，多个协程同时去消费 channel 中的任务，存在锁竞争。

• 调度式协程池，每个协程都有自己的 channel，每个协程只消费自己的 channel。下发任务的时候，采用负载均衡算法选择合适的协程来执行任务。比如选择排队中任务最少的协程，或者简单轮询。

3、流量漏斗

上面讲的是正向方式提升系统QPS，我们也可以逆向思维&#