为什么数据量多了主机会崩
一台主机的硬件资源是有上限的，包括但不限于一下几种：
- CPU
- 内存
- 硬盘
- 网络
- …
服务器每次收到一个请求，都是需要消耗上述的一些资源的~~
如果同一时刻处理的请求多了，此时就可能会导致某个硬件资源不够用了，无论是那个方面不够用了，都可能会导致服务器处理请求的时间变长，甚至于处理出错
如果我们真的遇到了这样的服务器不够用的场景，我们可以：
- 开源
- 简单粗暴，直接增加更多的硬件资源（什么不够补什么）
- 不过一个主机上面能增加的硬件资源也是有限的，取决于主板的扩展能力
- 节流（软件上优化）
- 针对程序进行优化，优化代码（各凭本事）
- 通过性能测试，找到是哪个环节出现了瓶颈，再对症下药
- 操作起来很难！对程序员的水平要求比较高
分布式系统
当一台主机扩展到极限了，但是还不够，就只能引入多台主机了
但不是说买来的新的机器直接就可以解决问题，也需要软件上做出对应的调整和适配。当引入多台主机了，我们的系统就可以称为“分布式系统”了
引入分布式系统是万不得已的，系统的复杂程度会大大大提高（指数增长），这样出现 bug 的概率就越高、加班的概率就越大、丢失年终奖的概率也随之提高
应用数据分离架构
- 之前应用服务和数据库服务部署在一个服务器上，意味着这一份硬件资源要给两人用
- 现在各用各的，还可以针对两种服务器的特点，配置不同的主机
- 应用服务器，里面可能包含很多的业务逻辑，可能会很吃
CPU和内存。就给其配置CPU配置高、内存大的主机 - 存储服务器，最主要的就是需要更大的硬盘空间、更快的数据访问速度。就给其配置更大硬盘的服务器，甚至还可以上
SSD硬盘（固态硬盘）
分离了之后，能一定程度上的解决硬件资源不够用的问题。但是如果随着请求量进一步增加、数据量进一步增加，我们就需要进一步地增加硬件资源、调整服务器的结构
应用服务集群架构
引入更多的应用服务器节点
应用服务器可能会比较迟 CPU 和内存。如果把 CPU 和内存吃没了，此时应用服务器就顶不住了
此时引入更多的应用服务器，就可以有效解决上述问题
- 相当于是有了更多的
CPU和硬件资源
负载均衡器
- 用户的请求先到“负载均衡器/网关服务器”（单独的服务器）这里，然后由其对这个请求进行分发
- 现在我们有多个应用服务器了（图中是俩，实际上可能是多个），每个应用服务器都是能单独完成整个业务逻辑的，
- 此时引入多个应用服务器之后，就可以让每个应用服务器承担整体请求中的一部分
- 负载均衡器就像公司的一个组的领导一样，要负责管理，负责把任务分配给每个组员
假设有 1w 个用户请求，有 2 个应用服务器，此时按照负载均衡的方式，就可以让每个应用服务器承担 5k 的访问量
[!quote] 负载均衡器
- 负载均衡器就像公司的一个组的领导一样，要负责管理，负责把任务分配给每个组员
- 其内部有很多的“负载均衡”具体的算法
此时应用服务器的压力变小了，但“负载均衡器”不是一人承担了所有请求吗？他不会崩吗？
- 负载均衡器对于请求量的承担能力要远远超过应用服务器
- 负载均衡器是领导，他的职责是分配工作
- 应用服务器是组员，他的职责是执行任务
- 执行一个任务所花的时间远远超出分配一个工作所花的时间，所以负载均衡器消耗的硬件资源是很少的
当请求量大到负载均衡器也扛不住的时候，只需要引入更多的负载均衡器（引入多个机房）就可以了
如上面讨论，增加应用服务器，确实能够处理更高的请求量，但是随之存储服务器要承担的请求量也就更多了，此时仍是两个办法：
- 开源，引入更多的机器，数据库读写分离
- 节流，门槛高
数据库读写分离
- 在这个图里可以看到，存储服务器变成两台了（实际上可能有更多台）
- 主数据库（
master），只负责写 - 从数据库（
slave），只负责读。是主数据库的“跟班”，这个数据库中的数据要从主数据库中进行同步 - 应用服务器需要读，就从“从数据库”中去读。需要写，就从“主数据库”中去写
这样就把每一台机器的压力降低了。在实际的应用场景中，读的频率是比写要高的
主服务器一般是一个，从服务器可以有多个（一主多从），同时从数据库通过负载均衡的方式，让应用服务器进行访问
引入缓存
冷热分离架构
数据库天然有个问题——响应速度比较慢。所以将数据区分“冷热”，热点数据放到缓存中，缓存的访问速度往往要比数据库要快很多
- 缓存中只是放一小部分热点数据（会频繁被访问到的数据）
- 数据库里面存储的仍然是全量数据，只是相比之下热点数据会被放在缓存中
- 二八原则，20% 的数据能支持 80% 的访问量，更极端的情况能到一九
后续应用服务器在读取数据的时候，就可以先读缓存，如果这个数据在缓存中存在，就不需要读数据库中的数据了；如果不存在，就再去读数据库。由于二八原则，所以大部分的访问都可以直接在缓存中找到答案
- 这样数据库的压力又进一步降低了
- 同时缓存读的又快，又节约了时间
- 此时就相当与缓存服务器在帮助数据库服务器负重前行
分库
引入分布式系统有两个方面：
- 应对更高的请求量（并发量）
- 应对更大的数据量
虽然一个服务器存储的数据量可以达到几十个 TB，但是仍然会存在一台主机存不下数据的情况。当出现这样的情况时，我们就需要多台主机来存储
- 针对数据库进行进一步拆分==>分库分表，本来一个数据库服务器，这个数据库服务器上有多个数据库（指的是逻辑上的数据集合，create database 创建的那个东西）
- 现在就可以引入多个数据库服务器，每个数据库服务器存储一个或者一部分数据库
- 将不同的表分到不同的机器上
分表
如果某个表非常大，大到一台主机存不下，也可以针对表进行拆分
- 将一张表拆成五张表，用五个服务器去存储，每个服务器都存储原表中的一部分
- 这样的话我们引入的存储空间就更多了
具体分库分表如何实践，还是要结合实际的业务场景来开展
微服务
是什么
上面已经演化出了一个比较复杂的分布式系统，可以处理更多的请求，同时可以存储更多的数据。但是这样的演化远远不是终点。在实际工作中还会对应用服务器做进一步的拆分
- 当应用服务器中要做的功能太多、太复杂，就需要将应用服务器拆成更多的部分
- 每一部分只负责其中的一小部分功能
之前应用服务器，一个服务器里面做了很多的业务，这就可能会导致这一个服务器的代码变得越来越复杂。为了更方便于代码的维护，就可以把这样的一个复杂的服务器，拆分成更多单一的，但是更小的服务器==>微服务 - 服务器的种类和数量就增加了
- 每组服务器都有各自的存储集群和缓存模块
注意：微服务本质上是在解决“人”的问题
当应用服务器复杂了，势必就需要更多的人来维护，当人变多了，就需要配套的管理，把这些人组织好
- 划分组织结构，分成多个组
- 每个组分配领导进行管理
- 分成多个组就需要进分工
代价
引入微服务，解决了人的问题，但是付出的代价：
- 整个系统的性能会下降
原本用户、商品、交易这些模块都是直接在进程内相互调用的。而现在需要通过网络，进行跨主机通信
- 网络通信比进程内调用慢太多太多了
- 访问最快的是 CPU、其次内存、才到硬盘，硬盘本身就比内存慢很多了
拆出更多的服务，多个功能之间要更依赖网络通信，而网络通信的速度可能比硬盘还要慢，这样系统的性能就会下降很多
- 想要保证性能不下降太多，只能引入更多的机器，更多的硬件资源（充钱，大厂不差钱）
幸运的是，由于硬件技术的发展，网卡现在有“万兆网卡”，读写速度已经能超过硬盘读写了，这样才导致微服务的通信操作不至于“太慢”
- 不过就一个字——贵
- 万兆网卡还需要配上万兆路由器、万兆交换机，甚至是能支持万兆带宽的网线…
所以，这些就不是一些中小公司折腾的起的，还是只有一些大厂能玩得转
- 系统复杂程度提高，可用性受到影响
服务器更多了，出现问题的概率就更大了，这就需要一系列的手段，来保证系统的可用性
- 更丰富的监控报警机制
- 配套的运维人员
优势
- 解决了人的问题
- 使用微服务，可以更方便于功能的复用
比如电商系统里面的用户模块，可能在很多模块中多需要用到，那我们就将其单独提取出来，给其他模块来调用
- 可以给不同的服务进行不同的部署
有的模块对于请求量/数据量处理的不是很多，我们就给它少部署一点机器；有些重点的、负载量大的模块，我们就可以配置更好的机器
小结
- 单机架构（应用程序+数据库服务器）
- 数据库和应用分离
应用程序和数据库服务器，分别放到不同主机上部署 - 引入负载均衡
应用服务器成为集群，这些应用服务器之间，通过负载均衡器，把请求比较均匀的分发给集群中的每个应用服务器
当集群中的某一个主机挂了，其他的主机仍然可以承担服务，变向提高了整个系统的可用性 - 引入读写分离（数据库主从结构）
以一个数据库作为主节点，其他N个数据库节点作为从节点，主节点负责写数据，从节点负责读数据
主机诶点需要把修改过的数据同步给从节点 - 引入缓存（冷热数据分离）
二八原则，读缓存。redis 在一个分布式系统中，通常就扮演着缓存的角色 - 分库分表（数据库进一步扩展存储空间）
结合业务场景选择分库还是分表 - 微服务（从业务上进一步拆分）
从业务功能的角度，把应用服务器拆分成更多的功能更单一，更简单，更小的服务器
