（一）单机架构、应用数据分离架构、应用服务集群架构

明确为什么要学习架构的演进

• 了解技术处于什么位置
• 对分布式系统有一个大概的了解

架构的演进流程: 单机架构、应用数据分离架构、应用集群架构、主从分离架构、冷热分离架构（redis)、垂直拆分架构（更进一步的分布式数据库）、微服务架构、容器编排架构（docker）；

单机架构

什么是单机架构

单机架构就是一个服务器内部同时运行应用服务和数据库服务。 主要出现在计算机早期的系统设计。

单机架构的模型

单机架构的优缺点

优点

• 单机架构的优点是部署简单、成本低。
• 没有网络延迟， 处理少量请求效率高。

缺点

• 并发量增大， 资源竞争容易导致性能瓶颈
• 系统的扩展性比较差。
• 系统解耦性高， 发生故障会产生连锁反应

单机架构的技术案例

java中的tomcat， 就可以看作一个应用服务的软件； MySQL就可以看错数据库服务的软件。 然后这两个服务在同一个服务器中对外提供服务， 就叫做单机架构。

• 用户向浏览器/APP发起一个请求。
• 浏览器请求中的域名去dns进行域名解析， 得到目标服务器的目的IP。
• 浏览器根据IP找到目标服务器。 找到提供服务的应用。
• 应用根据请求中的要求直接从MySQL中insert数据或者check数据， 无需网络传输。
• 完成服务进行返回。用户得到反馈。

应用数据分离架构

什么是应用数据分离架构

应用数据分离架构是将应用服务和数据库分离开来， 两个服务分别部署于不同的服务器。 两种服务专注于自己的服务。

架构模型

应用数据分离架构的优缺点

优点

• 应用服务与存储服务进行分离，让两者可以独立设计。
• 提高了系统的扩展性， 使应用服务和数据库都可以进行横向扩展。
• 应用与存储独立使用自己的cpu资源， 避免了两种服务之间的资源竞争。

缺点

• 提高了系统的成本， 提高运维成本。

• 应用服务与数据库服务之间数据的传输效率变为网络传输， 延迟增加。

• 当并发量和数据量进一步提升， 应用服务器可能存在瓶颈。

技术案例

原本的单机架构应用程序直接从数据库中读取数据， 是在一台服务器中读取， 也就是在内存中的读取。 应用数据分离架构变成了应用服务和数据库服务通过网络进行通信。

应用服务集群架构

什么是应用服务集群架构

将应用服务横向扩展——添加多台应用服务器分担并发请求。通过一台负载均衡器接收所有并发请求， 然后通过算法将请求分发给多台服务器。

• 当请求的并发量提升， 提升到一台应用服务器已经承受不住了， 那么可以添加多台应用服务器分担这些并发请求。
• 但是只添加应用服务器如何分配这些并发请求就成了问题， 所以需要在上层布置一台负载均衡服务器接收所有的并发请求， 然后比较均匀的分发给下层的应用服务器。——这个负载均衡服务器要能承受所有的并发请求。
• 这么做后， 理论上， 应用服务器不够用， 添加应用服务器。 负载均衡服务器不够用， 再在负载均衡器上面布置处理并发能力更强的负载均衡服务器， 那么应用服务器就不会再称为瓶颈。

架构模型

应用服务集群架构优缺点

优点

• 应用服务器不再成为瓶颈。
• 应用服务器部署更加灵活，可以根据阶段用户请求的并发量部署应用服务器。
• 多冗余， 系统可用性增强， 单个应用服务器崩溃，不影响其他节点的使用， 少影响整个业务的运行。

缺点

• 硬件成本增加， 系统的复杂度提升， 运维的成本增加
• 需要增加服务器之间数据同步机制。
• 当并发请求很多， 数据库服务器可能称为瓶颈。

技术案例

当一台应用服务器不够用， 添加多台服务器， 并使用Nginx来作为负载均衡器。但是负载均衡器也有并发上限：

• Nginx的并发量为50000左右， 如果超过了， 就只能多家几台Nginx， 并且再上加一层负载均衡器， 可以用LVS。
• LVS的并发量百万级别， 如果超过了， 只能多增加几台LVS， 并且再往上加一层负载均衡器， 可以使用F5.
• F5是硬件设备， 价格高， 并发量是千万级别， 如果超过了， 就要使用dns了， dns不仅仅是域名转换服务， 也可以作为全局的负载均衡器。