生產實踐中，如果遇到業務流量變高導致服務負載升高甚至報警，我們的第一反應往往是「加機器」。

俗話說，能用錢解決的問題都不是問題。
俗話又說，充錢你就能變得更強。

但是，作為一個有理想有抱負的架構師，除了「加機器」，其實你的微服務還能更優雅、更精細地進行優化。

本文預計閱讀時間 10分鐘，將從以下三個方面展開：

• 從「AKF擴充套件立方」說起
• Y軸擴充套件的常用模式
• z軸擴充套件的思想與應用

1、從「AKF擴充套件立方」說起

在上一篇文章，我們從「服務維度」學習架構師的常用能力——微服務設計與治理。

圍繞著微服務生命週期的七個階段，總結了常用的16條原則。

其中原則15在微服務服務治理實踐中非常重要，本文將重點進行拆解分析。

原則15：參考「AKF擴充套件立方」模型，服務除了「水平擴容」外，還可以考慮「功能拆分」或者 「資料分割區」。

所謂AKF擴充套件立方體（AKF Scale Cube），是一個描述從單體應用到一個分散式可延伸架構的模型概念。

• X軸：服務和資料的水平擴容。
• Y軸：功能/業務拆分
• Z軸：沿客戶邊界的服務和資料分割區

「水平擴容」比較容易理解，就是我們常見的操作——加機器。

根據AKF模型，面對服務負載升高的情況，其實除了加機器外，我們還可以考慮「功能拆分」或者 「資料分割區」。

2、Y軸擴充套件的常用模式

「Y軸擴充套件」相對複雜，我總結了幾種模式：

• 微服務拆分。根據具體業務模型、領域模型拆分更細粒度的微服務。
• 業務隔離拆分。利用訊息佇列，將線上業務（OLTP）和耗費大量資源的計算任務拆分隔離。
• 核心與非核心隔離。對於一個微服務，可以將SKA客戶與普通客戶進行隔離，SKA客戶使用獨立的叢集資源，提高穩定性。

2.1 微服務拆分

某個微服務負載過高，一個非常常見的原因就是這個微服務承擔了過多的職責。這個時候，我們需要根據具體業務模型、領域模型拆分更細粒度的微服務。也是我們常說的「垂直拆分」。

最典型的拆分方法論就是按照領域驅動設計（DDD)進行拆分。

以電商領域為例，按照領域可以拆分為:

• 使用者服務
• 商品服務
• 訂單服務
• 評價服務
• 其他

系統按照領域拆分為多個微服務後，各個微服務由單獨的團隊負責整個生命週期的維護，單獨部署執行。

這種隔離拆分的方式，能帶來以下優勢：

• 提高整體系統的負載能力
• 各個微服務間具備 獨立擴縮容、故障隔離 等能力。

2.2 耗時任務隔離拆分

「Y軸擴充套件」除了按照領域進行服務拆分之外，另外一種非常重要的拆分方式，是將線上業務（OLTP)型別服務中「耗時任務」進行隔離拆分。

我們服務一般會採用tomcat或者jetty部署，同時採用同步呼叫的方式。以jetty為例，預設執行緒池最大執行緒數為200。如果請求中有耗時任務，影響了同步請求的RT，那麼執行緒池滿後就會阻塞請求。

正如利特爾法則（Little's law）表述的：
在一個穩定的系統（L）中，長期的平均顧客人數，等於長期的有效抵達率（λ），乘以顧客在這個系統中平均的等待時間（W）；或者，我們可以用一個代數式來表達：

因此，耗時任務會顯著提高服務負載、降低線上業務服務的吞吐能力。

通過引入訊息佇列或者任務佇列框架，我們可以將耗時任務從線上業務服務中進行隔離拆分。

這種隔離拆分的方式，能帶來以下優勢：

• 提高線上服務的吞吐能力
• 避免耗時任務影響線上業務的穩定性。

2.3 核心與非核心隔離拆分

「Y軸擴充套件」的第三種方式，是將 核心 與 非核心 進行拆分。

比如，我們通常可能會將「核心介面」與「非核心」介面通過一個服務內的不同執行緒池實現隔離。但是在節點資源（cpu/記憶體/頻寬等）上並不能實現隔離。

因此，我們可以更進一步，通過叢集拆分的形式進行隔離。

通過服務路由的設定，將核心介面路由到核心叢集（一般節點設定更高），非核心介面路由到非核心叢集。

另外，也有saas服務，通常會對SKA客戶做獨立叢集，也是類似的邏輯。

其實按使用者拆分隔離跟「資料分割區」有一點類似，也可以歸類到「z軸擴充套件」

這種隔離拆分的方式，能帶來以下優勢：

• 精細化提高服務吞吐能力（針對核心介面、核心客戶）
• 核心業務獨享資源，提高核心業務穩定性
• 避免非核心介面/使用者 影響 核心介面/使用者 的穩定性

3、Z軸擴充套件的思想與應用

Z軸擴充套件的核心思想，是基於請求者或使用者獨特的需求，進行系統劃分，並使得劃分出來的子系統是相互隔離但又是完整的。

生產實踐中，常用的z軸擴充套件有兩種應用：

• 單元化架構
• 資料分割區

3.1 單元化架構

單元化架構主要關注的是應用部署、呼叫層面的問題。

一個單元，是一個五臟俱全的縮小版全站，它部署了所有微服務。

但它又不是真正的全站，因為每個單元只能操作一部分資料。

從這裡我們也能看出，單元化架構要求系統必須具備的一項能力——資料分割區。

當然，僅把資料分割區了還不夠，單元化的另外一個必要條件是，全站所有業務資料分割區所用的拆分維度和拆分規則都必須一樣。

一般來說，我們絕大多數系統都是面向使用者的，按使用者維度對資料分割區，是一個最佳實踐。

當然，如果是全球化部署的單元化架構，還需要考慮按照地域進行分割區。

3.2 資料分割區

資料分割區（shard），即是將全域性資料按照某一個維度水平劃分開來，每個分割區的資料內容互不重疊，這也就是資料庫「水平拆分」所做的事情。

前面提到了「資料分割區」是「單元化」的必要條件，但是「資料分割區」還有其他很多場景應用。

最典型的，就是MySQL單機瓶頸後，需要進行「分庫分表」。在服務中需要引入一些支援資料拆分和路由的中介軟體，如sharding-jdbc、mycat等，在資料層面需要設定相應的分片邏輯。

另外，其他資料庫的分割區擴充套件（如redis叢集、mongo叢集等），也是非常典型的應用場景。

一般包括以下幾種資料劃分的方式：

• 資料型別（如：業務型別）
• 資料範圍（如：時間段，使用者 ID）
• 資料熱度（如：使用者活躍度，商品熱度）
• 按讀寫分（如：商品描述，商品庫存）

4、小結

本文從「AKF擴充套件立方」說起，介紹了提高服務負載能力的幾種服務治理方式。

除了X軸擴充套件（加機器）外，還可以通過Y軸擴充套件（功能/業務拆分）、Z軸擴充套件（資料分割區）等方式，更優雅、更精細地進行優化。

希望能夠拋磚引玉，提供一些啟發和思考。如果你有其他補充和建議，歡迎留言討論。

 

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