一本书精通复杂的后端系统
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2024-12-03 16:38
--文末赠书--
从简单系统到复杂系统，这不仅是一个技术演化的过程，也是我们每个技术人员成长的必经之路。
如果你已经掌握了Java、Spring Boot、MySQL等知识，能够开发一个简单的后端应用，却对后续的技术学习感到迷茫，不知道接下来的路该怎么走，那么今天这本《分布式系统实战派——从简单系统到复杂系统》将是你的指南针。我们将梳理后端技术的纷繁复杂，让你心中有数，不再手忙脚乱。
下图展示了整个后端系统架构，包括数据库、应用服务器、API网关等，展示了它们是如何协同工作的。
一些小贴士
CDN是现代互联网架构中不可或缺的一部分，特别是对于那些需要向全球用户提供高性能和高可用性服务的网站和应用。
负载均衡器是否直接将请求分发到具体的后端服务，取决于系统的架构和设计。在单体架构中，负载均衡器主要在服务器层面进行负载均衡，通常不直接将请求分发到具体的后端服务。在微服务架构中，负载均衡器会更智能地工作，可以更细粒度地管理流量，它可以直接将请求分发到不同的微服务上，从而直接与特定服务进行交互。这通常是通过服务发现机制实现的。
虽然负载均衡器在某些微服务架构中具有路由功能，但API网关提供了更加全面和复杂的功能，尤其是在处理跨多个服务的共享关注点方面。因此，在负载均衡器能够与特定服务直接交互的情况下，API网关仍然是不可或缺的。
是否“去掉负载均衡器，仅使用API网关”取决于应用的特定需求、流量模式，以及可用资源。在设计系统架构时，应根据这些因素进行权衡和做出决策。
尽管分布式数据库集群存在一些技术挑战，如数据一致性和管理复杂性，但这些都可以通过适当的技术和策略来克服。分布式数据库集群使得大型、全球化的应用得以实现，支撑着现代互联网的数据需求。
在高负载情况下，分布式消息集群可以作为缓冲区，确保系统不会因突然的负载增加而崩溃。分布式消息集群支持基于事件的架构模式，使得系统能够更加灵活地响应和处理各种事件。
在分布式缓存集群中，缓存数据分布在不同的节点上，而不是集中在单个节点。在实际应用中，分布式缓存集群和CDN结合使用可以显著提升用户体验，通过快速加载动态内容和静态资源，确保平台的高效运行。分布式缓存集群解决了后端数据处理的瓶颈，而CDN则优化了前端资源的加载速度。
下面我们再借助一张图来揭示高并发系统中各个组件的作用和相互关系。
分布式架构的精妙之处在于：它的多组件合作方式使得整个系统能够高效地处理成千上万的用户请求，同时保障系统的稳定性和可扩展性，如图所示。
以电商系统为例，各个组件在系统中承担的主要职责如下。
1．应用服务拆分
分布式架构的第一步是将单个、庞大的应用拆分成多个独立的服务，每个服务都负责系统中的一个具体功能，如用户认证、订单管理等。这种拆分增加了系统的灵活性——每个服务都可以独立地开发、部署和扩展。
2．分布式调用
拆分的服务间的通信变得至关重要。分布式调用涉及API网关、RPC远程调用等技术，使得某个服务可以调用其他服务。例如，当用户下单时，订单服务需要调用库存服务来检查商品是否可用。
3．分布式协同
为了让拆分的服务可以协同工作，需要让它们根据一定的逻辑和顺序进行交互。分布式协同涉及分布式锁、分布式事务等复杂的过程。
4．分布式计算
在处理数以百万计的商品和用户数据时，计算需求非常之多。分布式计算能够将这些计算任务分散到多个处理节点进行并行计算，提高效率。
5．分布式存储
电商系统存储了大量的数据，包括商品详情、用户信息和交易记录。分布式存储系统（包括分布式数据库和分布式文件系统）确保了数据的高速存取、冗余备份和灾难恢复。
6．分布式资源管理与调度
随着电商系统规模的扩大，对资源（如计算、存储、网络带宽）的需求也在不断增多。分布式资源管理与调度负责分配这些资源，确保各服务按需获取足够的资源。
7．高性能与高可用
在促销等高并发场景下，系统的性能和可用性尤为重要。分布式架构通过冗余设计、负载均衡和自动故障转移等机制，保证了系统的高性能和高可用。
8．指标与监控
监控系统会收集服务的实时指标，如响应时间、错误率和资源使用率，以便开发和运维团队及时发现并解决问题。
站在架构分层的角度讲解分布式架构涉及的核心技术，也是本书的核心内容。走进集群、主从架构的世界，领略读写分离、微服务、API网关等先进技术的魅力。我们将一起探讨消息中间件、搜索引擎的解耦应用，让你的系统焕发新的活力，运行得更加流畅。
（1）后端体系架构演变：从单体架构到微服务架构的演变过程，详细介绍单体架构、集群架构、微服务架构的优劣和适用场景，帮助读者理解架构选择的重要性。
（2）高并发处理：介绍应对高并发的各种技术，包括负载均衡、异步处理、缓存策略等，帮助读者构建高性能的系统。
（3）微服务架构：深入探讨微服务的设计、实现和维护，涵盖服务拆分、API网关、服务发现、容错机制等核心内容。
（4）数据存储和管理：详细讲解分库分表、NoSQL数据库、HBase等技术，帮助读者解决大数据环境下的数据存储和访问问题。
（5）消息中间件：介绍Kafka、RabbitMQ、RocketMQ等消息中间件的使用和优化，为系统的异步处理和数据流转提供强有力的支持。
（6）高可用和冗余备份：讲解如何通过冗余备份和异地多活技术实现系统的高可用和容灾能力，确保系统在各种故障情况下的持续运行。
（7）实战项目：通过两个高并发分布式实战项目，深入讲解如何将书中所述的技术应用到真实的生产环境中。这些项目将帮助你更好地理解和掌握分布式系统的实际应用方法和技巧。
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发布：王功瑾
审核：陈歆懿
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