八种架构设计模式及其优缺点概述(上)

1. 什么是架构

        我想这个问题，十个人回答得有十一个答案，因为另外的那一个是大家妥协的结果。哈哈，我理解，架构就是骨架，如下图所示：

        人类的身体的支撑是主要由骨架来承担的，然后是其上的肌肉、神经、皮肤。架构对于软件的重要性不亚于骨架对人类身体的重要性。

2. 什么是设计模式

        这个问题我问过的面试者不下于数十次，回答五花八门，在我看来，模式就是经验，设计模式就是设计经验，有了这些经验，我们就能在特定情况下使用特定的设计、组合设计，这样可以大大节省我们的设计时间，提高工作效率。

        作为一个工作10年以上的老码农，经历的系统架构设计也算不少，接下来，我会把工作中用到的一些架构方面的设计模式分享给大家，望大家少走弯路。总体而言，共有八种，分别是：

1. 单库单应用模式：最简单的，可能大家都见过

2. 内容分发模式：目前用的比较多

3. 查询分离模式：对于大并发的查询、业务

4. 微服务模式：适用于复杂的业务模式的拆解

5. 多级缓存模式：可以把缓存玩的很好

6. 分库分表模式：解决单机数据库瓶颈

7. 弹性伸缩模式：解决波峰波谷业务流量不均匀的方法之一

8. 多机房模式：解决高可用、高性能的一种方法

3. 单库单应用模式
        这是最简单的一种设计模式，我们的大部分本科毕业设计、一些小的应用，基本上都是这种模式，这种模式的一般设计见下图：

        如上图所示，这种模式一般只有一个数据库，一个业务应用层，一个后台管理系统，所有的业务都是用过业务层完成的，所有的数据也都是存储在一个数据库中的，好一点会有数据库的同步。虽然简单，但是也并不是一无是处。

        优点：结构简单、开发速度快、实现简单，可用于产品的第一版等有原型验证需求、用户少的设计。

        缺点：性能差、基本没有高可用、扩展性差，不适用于大规模部署、应用等生产环境。

                
4. 内容分发模式
        基本上所有的大型的网站都有或多或少的采用这一种设计模式，常见的应用场景是使用CDN技术把网页、图片、CSS、JS等这些静态资源分发到离用户最近的服务器。这种模式的一般设计见下图：

        

        如上图所示，这种模式较单库单应用模式多了一个CDN、一个云存储OSS(七牛、又拍等雷同)。一个典型的应用流程(以用户上传、查看图片需求为例)如下：

1. 上传的时候，用户选择本地机器上的一个图片进行上传

2. 程序会把这个图片上传到云存储OSS上，并返回该图片的一个URL

3. 程序把这个URL字符串存储在业务数据库中，上传完成。

4. 查看的时候，程序从业务数据库得到该图片的URL

5. 程序通过DNS查询这个URL的图片服务器

6. 智能DNS会解析这个URL，得到与用户最近的服务器(或集群)的地址A

7. 然后把服务器A上的图片返回给程序

8. 程序显示该图片，查看完成。

    

        由上可知，这个模式的关键是智能DNS，它能够解析出离用户最近的服务器。运行原理大致是：根据请求者的IP得到请求地点B，然后通过计算或者配置得到与B最近或通讯时间最短的服务器C，然后把C的IP地址返回给请求者。这种模式的优缺点如下：

        优点：资源下载快、无需过多的开发与配置，同时也减轻了后端服务器对资源的存储压力，减少带宽的使用。

        缺点：目前来说OSS，CDN的价格还是稍微有些贵(虽然已经降价好几次了)，只适用于中小规模的应用，另外由于网络传输的延迟、CDN的同步策略等，会有一些一致性、更新慢方面的问题。