什么是架构设计的五个焦点要素？

架构中五个主要的焦点指标：离别是机能、可用性、伸缩性、扩展性和平安性。

一、机能

机能就是焦点要素之一，否则我为什么架构设计？敷衍了事一个lowlow的系统上线就好了。所以机能优化是好多小公司卖不去过的坎。这么说吧，当然优化网站机能的手段也非常多：

（1）web前端机能优化：浏览器接见优化（浏览器缓存、页面压缩传输、合理结构页面、削减Cookie传输）削减http恳求。避免竖立太多通信链路。将js、css、图片文件尽或者归并。避免太多恳求。同时，对于系统的后端恳求也尽或者进行合理的设计，来避免显现太多交互。使用浏览器的缓存。http头设置Cache-Control和Expires.js文件名好比能够带时间戳。一旦有更新则更新时间戳，不然缓存；同时尽量避免统一时间更新大量静态资源。对静态资源进行压缩。css放置在页面最上方，js放下最下面。以提进步行css衬着。同时避免js带来的页面壅塞。但需要case by case。好比页面dom节点需要依靠js生成，则可视情形改变文件位置。削减cookie传输。同时让静态资源有自力域名，发送静态资源恳求时候不发送cookie。以此削减传输价值。cookie能够经由document.cookie获取。

2.CDN加快缓存图片、文件、CSS以及script剧本。然则pc上的CDN加快结果要好于移动端。经由调研发现，last-mile的延迟越高，CDN的相对有效性越差（具体见文章为什么CDN对移动客户端加快“没有”结果）。

3.反向代理能够供应七层负载平衡（http恳求进行平衡策略），而且能够供应静态资源的缓存，恳求转发，防止收集冲击等。对照风行的有nginx。

（2）应用办事器机能优化：

若是恳求静态界面不卡了,然则动态数据照样卡,解说MySQL处理的恳求太多了,能够使用办事器内陆缓存和分布式缓存，也能够经由异步把持体式来加速响应，在高并发恳求的情形下，能够将多台应用办事器构成一个集群配合对外办事，提高整体处理能力，改善机能，具体如下：

1.分布式缓存（网站机能优化的第必然律：优先考虑使用缓存优化机能）一样来说，存入cache的数据的读写比在2:1以上；且应该是热点数据。需要考虑若是采用缓存则或者带来的数据短期内的纷歧致，或许若是实时更新缓存或者带来的机能和资源开销。需要考虑cache一旦失效，大量恳求直接射中DB或者带来的办事机能雪崩。所以能够对cache采用集群化布置，以此避免丢失过多数据造成办事压力陡增。对于热点数据考虑进行缓存的预热加载。好比岑岭期光降前，先将热点数据提前存入缓存。以此提高岑岭期的办事机能。为了避免恶意冲击，一向query不存在的数据，导致cache无法射中而频仍接见DB，能够将不存在的数据也进行缓存并按期清理。同时有机制对恶意恳求进行识别和封禁。分布式缓存应该去中心化并集中治理。经由分歧实例间的互欠亨信和同构来包管可扩展性，并降低系统复杂度。

2.异步化（任何能够晚点做的事情都应该晚点再做，感受像懒加载）

经由分布式新闻队列来实现削峰的目的。经由买卖合营手艺来解决问题。好比12306的列队。

3.集群

采用集群也是办事虚拟化的一个别现。用以避免单点问题，同时供应加倍高可用，高机能的办事。

4.代码优化多线程中，若是是密集型较量，线程数不宜跨越CPU核数。若是是IO处理，则线程数=[义务执行时间/(义务执行时间-IO守候时间)] * CPU核数。除此之外，我们应该将对象设计成无状况对象，多采用局部对象，适当将锁细化。进行资源复用。好比采用单例模式，好比采用保持池。合理设置JVM参数，以最大水平避免错误理的full gc。

5.存储机能优化

关系型数据库的索引采用B+树进行实现。而好多的nosql数据库则采用了LSM树进行存储。LSM在内存中保留最新增删改查的数据，直到内存无法放下，则与磁盘的下一级LSM树进行merge。所以对于写把持较多，而读把持更多的是查询比来写入数据的场景，其机能远高于b+树；采用HDFS连系map reduce进行海量数据存储和剖析。其能主动进行并发接见和冗余备份，具有很高的靠得住性。其等于是实现了RAID的功能。

（3）数据库层优化：数据库层其实是最懦弱的一层，一样在应用设计时在上游就需要把恳求阻挡掉，数据库层只承担“能力局限内”的接见恳求，所以，我们经由在办事层引入队列懈弛存，让最底层的数据库高枕而卧。然则若是恳求激增,照样有大量的查询压力到MySQL,这个时候就要想法子解决MySQL的瓶颈了，这时候可用使用索引、缓存、SQL机能优化等手段，还能够使用NoSQL数据库来优化数据模型、存储构造等。具体内容可存眷后查察我的【mysql优化专题】，共12篇，已完结。（4）权衡网站机能的指标（主要的有响应时间、TPS、系统机能计数器等，经由这些指标以确定系统设计是否达到方针）响应时间。并发数。若是临时没有对应的正确监控，针对分歧买卖模型，能够有纷歧样的并发数的预估。我们的系统进行峰值并发数预估的话，有一种对照粗略的较量体式，即全天恳求平均每秒并发数 * 3。但也需要case by case。吞吐量。对照常见的有QPS（每秒查询数）、HPS（每秒http恳求数）以及TPS（每秒处理事务数）。机能计数器。包罗系统负载、线程数、cpu、内存使用情形等。能够用top、free、cat /proc/cpuinfo等号令来查察。系统负载的界说为当前被CPU执行的线程数/守候被CPU执行的总线程数。当其值与逻辑cpu个数沟通时是最佳状况，其代表所有的资源都被最大限度地被行使。但也有人认为当负载为0.7倍逻辑CPU数时最佳。（5）高可用：包罗高可用的应用、高可用的办事、高可用的数据和办事于高可用的监控等，关于高可用，我照样决意开个单章讲解

二、平安性

互联网是开放的，任何人在任何处所都能够接见网站。网站的平安架构就是珍爱网站不受恶意接见和冲击，珍爱网站的主要数据不被窃取。

平安的5个要素：秘要性、完整性、可用性、可控性和可审查性。

1、平安系统架构

1）平安办事是指较量机收集供应的平安防护办法，包罗认证办事、接见掌握、数据秘要性办事、数据完整性办事和弗成否认办事。

2）特定的平安机制是用来实施平安办事的机制，包罗加密机制、数据签名机制、接见掌握机制、数据完整性机制、认证交流机制、流量填充机制、路由掌握机制和公证机制。

3）遍及性的平安机制不是为任何特定的办事而特设的，属于平安治理方面，分为可托功能度、平安标记、事件检测、平安审计跟踪和平安恢复。

2、平安珍爱品级

1）用户自立珍爱级

2）系统审计珍爱级

3）平安标记珍爱级

4）构造化珍爱级

5）接见验证珍爱级

权衡网站平安架构的尺度就是针对现存和潜在的各类冲击和窃密手段，

是否有靠得住的应对策略。

三、可用性

权衡一个系统架构设计是否知足高可用的方针，就是假设系统中任何一台或许多台办事器宕机时，以及显现各类弗成预期的问题时，系统整体是否依然可用。

一样就三个手段、冗余、集群化、分布式。

网站高可用的首要手段就是冗余，应用布置在多台办事器上同时供应办事，数据存储在多台办事器上互相备份，任何一台办事器都不会影响应用的整体能够，平日的实现手段即把多台办事器经由负载平衡设备构成一个集群。

四、扩展性

扩展性（Extensibility）指对现有系统影响最小的情形下，系统功能可持续扩展或提拔的能力。示意在系统根蒂举措不乱不需要经常调换，应用之间较少依靠和耦合，当系统增加新功能时，不需要对现有系统的构造和代码进行点窜。这个没啥好说。扩展性依靠于前期精巧的架构设计。合理买卖逻辑抽象，水平/垂直切割分布式化等等。

网站可扩展架构的首要手段是事件驱动架构和分布式办事。

事件驱动平日行使新闻队列实现，经由这种体式将新闻生产和处理逻辑分离隔。

办事器办事则是将买卖和可复用办事星散开来，经由分布式办事框架挪用。新增加产物可用经由挪用可复用的办事来实现自身的买卖逻辑，而对现有产物没有任何影响。

对此，《可扩展的艺术》一书提出了一个加倍系统的可扩展模型—— AKF可扩展立方（Scalability Cube）。这个立方体中沿着三个坐标轴设置离别为：X、Y、Z。X轴扩展 —— 存眷水平的数据和办事克隆，也就是前文提到的“加机械解决问题”Y轴扩展 —— 存眷应用中职责的划分，好比数据类型，生意执行类型的划分Z轴扩展 —— 存眷办事和数据的优先级划分，如分地区划分

整个扩展模型，用下图来透露，个中原点代表完全无扩展的状况。