扩展性的演进

本文涉及的产品
应用型负载均衡 ALB,每月750个小时 15LCU
网络型负载均衡 NLB,每月750个小时 15LCU
传统型负载均衡 CLB,每月750个小时 15LCU
简介: 扩展性的演进

首先我们来说一个概念

《软件工程的对象模型》(Object-Oriented Software Engineering: A Use Case Driven Approach)中首次提出了软件架构立方体的概念。软件架构立方体是一种用于描述和组织软件系统的架构风格,它将软件系统的架构分解为三个维度:模块化、分布式和持续演化

为了方便介绍,我把模块化成为x方向,y成为分布式,持续演进为z方向。

XYZ三扩展是一种常见的软件架构设计理念,用于应对不断增长的需求和改变的业务环境。它包括X轴扩展、Y轴扩展和Z轴扩展三个方面。X轴扩展是指在水平方向上进行扩展,通过增加更多的相同副本来处理更多的负载。这种扩展方式适用于在应用程序内部实现负载均衡,通过将负载分散到多个实例上,提高系统的性能和容量。X轴扩展通常涉及添加更多的服务器或虚拟机,以支持更多的并发请求。Y轴扩展是指按照功能或模块将系统进行切分,并独立地进行扩展。通过将系统的不同功能或模块划分为独立的服务或微服务,每个服务都可以独立地进行扩展和升级。这种扩展方式可以提高系统的灵活性和可维护性,使不同功能之间的变更和扩展更加容易。每个服务可以根据需要进行独立扩展,而不会对整体系统造成过多的影响。Z轴扩展是根据数据或用户属性进行切分,以实现业务的扩展和个性化。通过将系统划分为不同的分区或区域,每个分区专注于处理特定数据或特定类型的用户请求。这种扩展方式可以提高系统的故障隔离性和性能,并根据用户的特定需求提供定制化的服务。XYZ三扩展的理念强调了在软件架构设计中综合考虑水平扩展、功能切分和数据切分的重要性。通过结合这三种扩展方式,可以实现系统的高性能、高可用性和可伸缩性。同时,根据具体业务需求和系统瓶颈,可以选择适当的扩展方式或它们的组合来满足系统的要求。什么时候需要X轴扩展呢?

  1. 高并发负载:当系统面临大量并发请求时,单个服务器可能无法满足需求,导致性能下降或服务不可用。这时可以通过增加更多的服务器来实现X轴扩展,将负载均衡地分散到多个服务器上,提高系统的并发处理能力。
  2. 扩展容量:当系统的数据量或资源需求增长时,单个服务器的容量可能变得不足。通过增加更多的服务器,可以增加系统的整体容量,确保能够处理更多的数据和请求。
  3. 提高可靠性:通过增加冗余的服务器副本,可以提高系统的可靠性和容错能力。当某个服务器出现故障时,其他副本可以继续提供服务,避免系统中断或数据丢失。
  4. 弹性伸缩:X轴扩展使系统能够根据实际需求进行弹性伸缩。当负载增加时,可以快速添加更多的服务器来应对需求,而在负载减少时,可以适当减少服务器的数量,以节省成本。

我们的每个微服务尽量遵循Share nothing

"Share nothing" 是一种软件架构原则,中文可翻译为"不共享任何东西"。它强调在设计和构建分布式系统时,每个组件或服务应该尽可能独立,不依赖于其他组件的状态或数据。

当我们的系统x轴扩展出现瓶颈时,或者以下情况,就要考虑Y轴扩展

  1. 功能扩展:当系统需要新增功能或模块时,可以通过Y轴扩展来实现。将系统按照功能进行切分,每个功能或模块独立成为一个服务或微服务,可以使系统更加灵活和可扩展。不同团队可以独立开发和维护各自的功能模块,降低协作和依赖的复杂性。
  2. 系统性能优化:通过Y轴扩展,可以将系统中的热点功能或高负载模块进行单独扩展,以提高性能和响应能力。将负载均衡地分散到不同的功能服务上,可以有效地提升整体系统的处理能力。
  3. 技术栈切换:当系统需要使用不同的技术栈或框架来实现不同的功能时,可以考虑使用Y轴扩展。每个功能服务可以选择最适合的技术栈,提高开发效率和系统的灵活性。
  4. 团队组织架构:通过Y轴扩展,可以根据团队的组织架构来划分和扩展系统的功能模块。不同的团队可以专注于不同的功能领域,提高开发效率和团队协作。


优点

当X轴扩展无法满足需求时,使用Y轴扩展微服务化后,系统更内聚

缺点:改造难度高,成本高

那么什么时候才会使用z轴扩展呢?

  1. 用户个性化需求:当系统需要根据用户的属性或特征提供个性化的服务时,可以考虑使用Z轴扩展。通过将系统按照用户属性(如地理位置、用户类别等)进行切分,每个分区专注于处理特定类型的用户请求,可以实现更精准的服务和定制化体验。
  2. 负载均衡和性能优化:Z轴扩展可以帮助分散系统的负载并提高性能。通过将用户请求根据不同的属性划分到不同的分区或服务器上处理,可以有效减轻单个服务器的负载压力,并提供更快的响应时间和更好的用户体验。

感觉除了大型互联网公司会用到z轴扩展,其他小公司基本用不到

优点:

  1. 个性化服务:Z轴扩展可以根据用户的属性或特征提供个性化的服务。通过将系统按照用户属性划分,可以为不同类型的用户提供定制化的功能和体验,增强用户满意度和忠诚度。
  2. 故障隔离:Z轴扩展可以提高系统的故障隔离能力。当某个分区或服务器发生故障时,其他分区仍然可以正常工作,减少故障对整个系统的影响,提高系统的可靠性和稳定性。
  3. 安全性和隐私保护:通过将特定类型的用户数据存储在独立的分区或服务器上,Z轴扩展可以实现数据的隔离和安全性。这有助于保护用户的隐私,并满足合规性和法规要求。

缺点:

  1. 系统复杂性:Z轴扩展会增加系统的复杂性。由于需要将系统按照用户属性进行划分和管理,系统架构和设计可能变得更加复杂,需要更多的开发和维护工作。
  2. 运维复杂性:由于系统被分成多个分区或服务器,运维和管理也变得更加复杂。需要考虑分区之间的通信和协调,以及处理可能出现的数据一致性和同步问题。
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