什么叫高并发?
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2020-10-24 23:01
本文公众号来源:秃头和尚 作者:和尚 本文已收录至我的GitHub
首先抛出一个点,我们为什么学高并发设计?
很实在的就是你找工作面试必问点 天天被叫做 CRUD boy,但是我们在高并发的情况下写好 CRUD 并不容易
高并发是什么?
**高并发(**High Concurrency)是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。
高并发相关常用的一些指标有响应时间(Response Time),吞吐量(Throughput),每秒查询率QPS(Query Per Second),每秒事务处理量TPS(Transaction Per Second),并发用户数等。
这里不细提这些指标的含义,不了解的可以 Google。
现在问题来了,多少 QPS 才算高并发?
看下面这段话之前,欢迎大家先去 Google 上搜一下这个答案,看看是否有具体的数据?
其实这个问题怎么没有具体的数据来衡量什么才是高并发?
比如:
就一个服务部署在单机上,一次请求就访问一个服务,抗住的 QPS 肯定很高 但是如果是多个分布式服务,一次请求需要访问多个全链路服务,这时候 QPS 又跟业务服务数量等强相关
所以具体多少 QPS 才算高并发其实跟业务是强相关的。
高并发设计真的就只是 synchronized、lock 这些吗?
经常也看见很多内容标题是《高并发 xxx》,然后点进去一看,就是讲 synchronized、volatile 等等,其实个人觉得这些点只能算并发编程设计等,不能算到高并发设计里。
明确几点,高并发系统比较关注的点
可用性,系统在高并发情况下不能被流量打挂,
稳定性,系统肯定不能出现一会好用,一会不好用的情况
高性能,比如
淘宝的双 11 活动,如果你 0.00 下单一直卡在哪里,等了 1 分钟,然后才告诉你要买的东西没货了。
每个月的花呗还款日,还款处理中,等了 1 分钟告诉你还款成功/失败
正题来了,高并发系统的通用设计方法是什么?
其实到了这里,很多人肯定就会说,分布式一致性怎么做、缓存一致性怎么做、Nginx 负载均衡怎么做、熔断限流怎么做,叭叭叭。
但是这里不讲具体高并发系统下的细节,这里只分享通用设计方法,这些设计方法可以让你对于高并发系统的设计有一个大的骨架,就像修房子一样,先有一个大体的房子架构图,再去考虑到房子里怎么装修,这些方法同理如此。
我们可以把高并发设计比喻为:大家去火车站坐火车,火车站进站开多个进站窗口验身份证和票,安检传送带东西太多需要等待,那可以把安检传送带设计宽一点放更多的东西,安检人数过多,让后面的人在卡点等一下,等前面的人安检完毕再慢慢放人。
横向扩展
只要学过算法的我们,肯定知道分而治之这个点,分而治之这个点同理在高并发系统设计里通用,
当大流量打到系统所在机器上的时候,我们可以把机器的配置升高,比如4 核 8g 的电脑带不上吃鸡,那我们就可以升级到 8 核 16g,这里就堆硬件配置来解决问题,但是如果当我们的流量超过了一台机器配置的极限的时候,我们又该怎么做?
我们可以拿多个机器来处理这些流量,我们可以把多个机器组成一个分布式集群来进行处理这些流量,这样的话流量就分摊到每个机器上去了,当然可能很多人就会问:机器挂了怎么办?分布式一致性怎么做?怎么让流量到服务器上?这里不谈这些,因为这些点约谈越深,根本出不来。
这里谈的横向扩展包含了很多点,比如系统主服务扛不住可以加机器,数据库扛不住也可以加机器做分库分表等,接下来要说的缓存如果扛不住也可以机器。
使用缓存来提升性能
其实说到缓存,可能第一印象就是 Redis,但是缓存这个概念在计算机里到处都是,比如我们了解到的CPU 缓存、Web 缓存、磁盘缓存等等,这些地方都用到了缓存。缓存的种类和实践是非常多的,但是我们可以发现这些缓存的点,最终目的就是降低响应时间。再回过来想我们学习 Redis 的第一点就学到,Redis 是基于内存的,它很快。
同步转异步处理
又说到同步、异步这些词,这些词真的是太太太大众化了。
那什么是同步,什么是异步呢?
以调用一个方法举例,
同步调用代表调用方要阻塞等待被调用方法中的逻辑执行完成。这种方式下,当被调用方法响应时间较长时,会造成调用方长久的阻塞,在高并发下会造成整体系统性能下降甚至发生雪崩。 异步调用则相反,调用方不必等待方法逻辑执行完成就可返回执行其他逻辑,在被调用方法执行完毕后再通过回调、事件通知等方式将结果反馈给调用方。
做个比喻:以等外卖为例,你在门口一直等到外卖送过来,这个就是同步外卖。你先去干自己的事情,外卖到了给你打电话叫你取餐,你才来取餐,这个就是异步外卖。
比如前面图片我说到的花呗还款,还款一直显示的是还款处理中,其实这个提示就代表着系统在异步处理我们的还款请求了。因为一个还款请求需要涉及到很多内部服务之间的互相调用。
我们做同步转异步的方式就是:采用消息队列,还款处理时我们会把这个请求丢到消息队列中,然后同时快速告诉我们:还款处理中,然后就释放出资源去处理更多的还款请求。当我们的还款请求在消息队列最终被处理完毕之后,再告诉我们还款成功/失败。
当我们采用消息队列同步转异步,比如可以从以前的同步还款 10s 响应时间,提高到 4s 响应时间告诉他处理中。系统的资源占用也少了很多,可以去处理更多的花呗还款请求了,系统承受高并发的能力也就提升了。这里其实也是消息队列的作用之一。
花呗异步处理还款操作示意图
我们还需要做什么?异常处理
其实我们还需要思考很多点,很多异常情况,写好代码做好设计很简单,但是更难的是我们要如何做好异常处理进行兜底,比如:
以上机器挂了怎么办? 服务之间的各种调用问题等等
总结
说到这里,其实就算一个基本的结束了,高并发的设计其实就聊这些,以上内容基本都是理论。但是 一个实践案例不能完全涵盖一个理论,相反一个理论可以支撑很多的实践案例。
这些思路其实在最近的实践中也进行了运用,这样设计里面肯定还会出现很多问题的点,这些问题的点这篇文章不做细讲。我们目前已经把修房子的房子架构图已经修好了,至于房子里的装修怎么弄,就是后面的事了。
但是如果当你去面试或者做设计的时候,你就可以从这些点来出发回答问题和思考问题。这样就不会过于细节或者回答偏离逻辑点,从总体到细节。
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