文章目錄

• 說(shuō)明
• 摘要
• 過(guò)渡
• 項(xiàng)目背景
• 論點(diǎn)理論
• 論點(diǎn)實(shí)踐
• 結(jié)尾

說(shuō)明

1、【摘要 300~330字】
① 項(xiàng)目介紹：時(shí)間、項(xiàng)目名、項(xiàng)目主要功能簡(jiǎn)述、作者角色及工作內(nèi)容
② 項(xiàng)目技術(shù)簡(jiǎn)介：正文理論/分論點(diǎn)的濃縮和精華，注意行文格式
③ 項(xiàng)目效果：簡(jiǎn)述上線效果
2、【項(xiàng)目背景 400~600字】
① 引言：項(xiàng)目由來(lái)/緣起/定位/目標(biāo)，主要介紹項(xiàng)目的前提和誕生的背景，注意戴帽子要適可而止
② 項(xiàng)目主要內(nèi)容：簡(jiǎn)要介紹，不是摘要中簡(jiǎn)單的重復(fù)，應(yīng)比摘要稍詳細(xì)，注意5W2h的次序可根據(jù)行文而定
when：何時(shí)，近三年項(xiàng)目（體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)性），工期建議半年至1年
where：何地，脫敏，某省/某市
who：甲乙方、作者，甲方名稱脫敏，乙方稱“我司/我單位/我廠/我公司”
why：為何立項(xiàng)，項(xiàng)目建設(shè)目的
what：項(xiàng)目名、項(xiàng)目?jī)?nèi)容、作者的工作內(nèi)容
how much：項(xiàng)目預(yù)算，不宜太小，不能太大，400~100W
how：作者采用的技術(shù)/方法
3、【過(guò)渡 50~100字】
① 關(guān)鍵需求：客戶需求/項(xiàng)目特征/約束…
② 作者分析后識(shí)別出的問(wèn)題，需要怎么解決，引出下文
4、【理論/分論點(diǎn) 500~600字】
① 緊扣題干要求：一般是對(duì)題干2的應(yīng)答，注意要寫成一段，但需要有明顯的標(biāo)識(shí)。行文需要注意格式，分論點(diǎn)之間用分號(hào)隔開
② 逐點(diǎn)回答：分論點(diǎn)的基本概念、基本原理、應(yīng)用場(chǎng)景、簡(jiǎn)單舉例即可，無(wú)關(guān)內(nèi)容不要贅述
③ 惜字如金：注意控制字?jǐn)?shù)，不要擠占實(shí)踐部分
5、【實(shí)踐部分 1000~1200左右】
① 結(jié)構(gòu)上：與理論部分相呼應(yīng)對(duì)應(yīng)，最好保持一致
② 分論點(diǎn)標(biāo)題：最好擬一個(gè)小標(biāo)題，注意小標(biāo)題的行文格式
③ 分論點(diǎn)內(nèi)容：先識(shí)別問(wèn)題，闡述why；然后分析/設(shè)計(jì)/解決問(wèn)題，闡述how；再闡述效果
6、【結(jié)尾 300~400字】
① 項(xiàng)目效果：呼應(yīng)論點(diǎn)、上線、穩(wěn)定運(yùn)行、獲得好評(píng)、下一步計(jì)劃…
② 存在的問(wèn)題：闡述小問(wèn)題，且已解決的
③ 收獲/反思/復(fù)盤：甲乙方、個(gè)人、團(tuán)隊(duì)

摘要

2020 年 5 月，我司中標(biāo)了某一線城市大型物流公司的物流信息管理項(xiàng)目。項(xiàng)目包括倉(cāng)儲(chǔ)管理、運(yùn)輸管理、財(cái)務(wù)管理、訂單管理、BI等多個(gè)子系統(tǒng)。在需求調(diào)研的過(guò)程中了解到業(yè)主物流倉(cāng)庫(kù)分布在全國(guó)上百個(gè)不同地點(diǎn)，大約3000輛貨車，客戶規(guī)模較大，系統(tǒng)需具備高并發(fā)能力。本人有幸擔(dān)任架構(gòu)師，負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作，經(jīng)過(guò)充分的分析、多次POC，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了支持高并發(fā)的物流信息管理系統(tǒng)。本文以此項(xiàng)目為例，首先介紹了如CDN、負(fù)載均衡、緩存、消息隊(duì)列等相關(guān)高并發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，然后詳細(xì)闡述了高并發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用。得益于高并發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，該項(xiàng)目已穩(wěn)定運(yùn)行兩年多，經(jīng)受了兩次的雙十一活動(dòng)的考驗(yàn)，獲得了業(yè)主單位的一致好評(píng)。

過(guò)渡

在經(jīng)濟(jì)全球化和電子商務(wù)的雙重推動(dòng)下，物流業(yè)正在從傳統(tǒng)物流向現(xiàn)代物流迅速轉(zhuǎn)型并成為當(dāng)前物流業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在系統(tǒng)工程思想的指導(dǎo)下，以信息技術(shù)為核心，強(qiáng)化資源整合和物流全過(guò)程優(yōu)化是現(xiàn)代物流的最本質(zhì)特征。通過(guò)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段，建立物流信息化管理，以提高物流信息的處理和傳遞速度，提升更人性化的服務(wù)，完善實(shí)時(shí)物流跟蹤，減少物流成本。

項(xiàng)目背景

2020 年 5 月，我有幸參加了某物流公司的物流信息管理項(xiàng)目，項(xiàng)目由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括倉(cāng)儲(chǔ)管理、運(yùn)輸管理、財(cái)務(wù)管理、訂單管理、BI等多個(gè)子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)之間有許多協(xié)同作用，又是相互依賴的，同時(shí)從用戶層面系統(tǒng)分為三個(gè)端：后臺(tái)系統(tǒng)管理端、客戶端、司機(jī)端。項(xiàng)目的目的是打造物流公司內(nèi)外部各作業(yè)環(huán)節(jié)的信息化、可視化和一體化。通過(guò)對(duì)物流信息的收集、存儲(chǔ)、傳遞和處理，達(dá)到對(duì)物流活動(dòng)控制和管理，幫助企業(yè)進(jìn)行信息分析以及決策支持，加快對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度。本人作為系統(tǒng)架構(gòu)師，參與了系統(tǒng)規(guī)劃、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)實(shí)施等過(guò)程，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的工作。通過(guò)與關(guān)鍵干系人多輪次的溝通交流，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組內(nèi)部充分的需求分析，我們識(shí)別出該項(xiàng)目具備業(yè)務(wù)模塊相對(duì)獨(dú)立、業(yè)務(wù)不能中斷、業(yè)務(wù)可承載高并發(fā)等關(guān)鍵需求。結(jié)合關(guān)鍵需求，我組織了項(xiàng)目組對(duì)高并發(fā)的軟件設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，經(jīng)過(guò)溝通、討論、驗(yàn)證，最后一致認(rèn)為采用CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載均衡、緩存、消息隊(duì)列等相關(guān)技術(shù)可以確保該項(xiàng)目的成功實(shí)施。下面分別對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行描述，并說(shuō)明各自的主要適用場(chǎng)景。

論點(diǎn)理論

（1）CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器所構(gòu)成現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的一層虛擬網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載情況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請(qǐng)求導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上，使用戶可以就近取得所需內(nèi)容，解決網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度和成功率。CDN解決因分布、寬帶、服務(wù)器性能帶來(lái)的訪問(wèn)延遲問(wèn)題，適用于站點(diǎn)加速、點(diǎn)播、直播等場(chǎng)景。
（2）負(fù)載均衡構(gòu)建在原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供了一種透明且廉價(jià)有效的方法擴(kuò)展服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、增加吞吐量、提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和靈活性。將工作任務(wù)進(jìn)行平衡、分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)操作單元上進(jìn)行運(yùn)行，例如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器等，從而協(xié)同完成工作任務(wù)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選用不同的負(fù)載均衡技術(shù)和算法。是解決高并發(fā)，高可用，擴(kuò)展性的終極解決方案。
（3）緩存技術(shù)在有高并發(fā)需求的系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的讀取速率。緩存分為本地緩存和分布式緩存，區(qū)別在與是否要走網(wǎng)絡(luò)通訊。其中分布式緩存通常由一個(gè)服務(wù)端實(shí)現(xiàn)管理和控制，有多個(gè)客戶端節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展緩存節(jié)點(diǎn)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和切換故障節(jié)點(diǎn)。主要用于在高并發(fā)環(huán)境下，減輕數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和并發(fā)吞吐，一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用的中間層。
（4）消息隊(duì)列是在消息的傳輸過(guò)程中保存消息的容器，它具有低耦合、可靠投遞、流量控制等一些列功能。消息隊(duì)列主要有三種角色：生產(chǎn)者、消息隊(duì)列、消費(fèi)者，消息隊(duì)列提供路由并保證消息的傳遞，生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過(guò)消息隊(duì)列傳遞消息。可以應(yīng)用在解決系統(tǒng)之間耦合、異步通信、流量削峰填谷等問(wèn)題。

下面詳細(xì)闡述相關(guān)技術(shù)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用。

論點(diǎn)實(shí)踐

一是，采用CDN技術(shù)，提高網(wǎng)站應(yīng)用中大量靜態(tài)資源的加速分發(fā)。由于各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)存在大量的靜態(tài)資源，例如加載頁(yè)面時(shí)需要的html、css、js等文件，物流作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的倉(cāng)庫(kù)貨品、運(yùn)輸存證等大量圖片和視頻。為了避免當(dāng)大量請(qǐng)求涌入，在帶寬不足的情況下，導(dǎo)致頁(yè)面或資源加載不出來(lái)，影響工作人員效率及用戶體驗(yàn)。我們利用CDN技術(shù)將這些靜態(tài)資源提供下載加速分發(fā)，通過(guò)CDN緩存在邊緣節(jié)點(diǎn)上，使各終端用戶訪問(wèn)時(shí)可以就近訪問(wèn)，提高了回源速度，節(jié)省了近2/3的回源（業(yè)務(wù)服務(wù)器）帶寬成本。
二是，采用負(fù)載均衡技術(shù)，提高系統(tǒng)并發(fā)處理能力。在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，根據(jù)各子系統(tǒng)獨(dú)立性、耦合度，采用微服務(wù)形式將項(xiàng)目拆分成倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)服務(wù)、庫(kù)存服務(wù)、訂單服務(wù)、運(yùn)輸服務(wù)、用戶中心、GPS服務(wù)、數(shù)據(jù)計(jì)算等多個(gè)服務(wù)，形成了各終端用戶訪問(wèn)應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)訪問(wèn)各服務(wù)的鏈路。為避免短時(shí)間內(nèi)大量客戶下單、查詢物流信息，倉(cāng)儲(chǔ)高峰期業(yè)務(wù)人員的大量操作等高并發(fā)請(qǐng)求導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。我們根據(jù)不同系統(tǒng)的訪問(wèn)量及用戶量，為各計(jì)算節(jié)點(diǎn)添加若干節(jié)點(diǎn)，在各終端用戶訪問(wèn)子系統(tǒng)時(shí)采用反向代理負(fù)載均衡技術(shù)Nginx，各子系統(tǒng)訪問(wèn)內(nèi)部服務(wù)時(shí)采用基于HTTP的負(fù)載均衡技術(shù)Ribbon。由于相同系統(tǒng)或服務(wù)所分布的資源相同，在負(fù)載均衡算法上統(tǒng)一使用了輪詢算法。項(xiàng)目實(shí)踐中因負(fù)載均衡技術(shù)，不僅提高了系統(tǒng)高并發(fā)，也提高了系統(tǒng)的高可用和高擴(kuò)展性。
三是，采用分布式緩存Redis，保障熱數(shù)據(jù)的應(yīng)用，提高系統(tǒng)訪問(wèn)效率。項(xiàng)目的數(shù)據(jù)大抵可以分為三類。一類是例如倉(cāng)庫(kù)配置、運(yùn)輸設(shè)備資源配置、組織結(jié)構(gòu)配置等系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息。一類是系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，例如倉(cāng)儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)、運(yùn)輸相關(guān)數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)等一些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。第三類是經(jīng)過(guò)計(jì)算、分析、加工后的數(shù)據(jù)，例如倉(cāng)儲(chǔ)報(bào)表、運(yùn)輸報(bào)表等業(yè)務(wù)報(bào)表以及監(jiān)控作業(yè)大屏等。其中，第一類數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中維護(hù)好后需要頻繁訪問(wèn)名副其實(shí)的熱數(shù)據(jù)，如果用傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)，其讀寫 I/O 性能必然成為瓶頸，因此我們采用 Redis 來(lái)存儲(chǔ)這類熱數(shù)據(jù)，大大提升了系統(tǒng)響應(yīng)速度，提高了用戶體驗(yàn)感。并且建立高可用的Redis集群和哨兵模式，防止因Redis的宕機(jī)而影響整個(gè)系統(tǒng)。
四是，采用消息隊(duì)列 Kafka，達(dá)到流量削峰填谷、應(yīng)用耦合、異步通信作用。項(xiàng)目中為實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸中的車輛實(shí)時(shí)定位追蹤，接入了第三方GPS定位系統(tǒng)，在GPS數(shù)據(jù)服務(wù)中與第三方GPS系統(tǒng)約定好協(xié)議，實(shí)時(shí)的接收成千上百個(gè)車輛的大量GPS信息，同時(shí)需要向數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)和運(yùn)輸服務(wù)提供數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)計(jì)算。為防止下游鏈路遭到流量沖擊而癱瘓，利用Kafka的高吞吐以及異步通信等特點(diǎn)，承載了大量GPS數(shù)據(jù)，并且下游服務(wù)通過(guò)訂閱Kafka主題對(duì)數(shù)據(jù)消費(fèi)進(jìn)行處理，完美的解決了大量GPS信息接收問(wèn)題以及多個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)相關(guān)信息的同時(shí)處理。

結(jié)尾

得益于高并發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，項(xiàng)目組在時(shí)間緊、任務(wù)重、跨多部門的前提條件下，經(jīng)過(guò) 6 個(gè)月的艱苦奮戰(zhàn)研發(fā)，保質(zhì)保量地按期完成項(xiàng)目交付，目前已穩(wěn)定運(yùn)行 2 年。該項(xiàng)目支撐了物流公司的核心業(yè)務(wù)，項(xiàng)目運(yùn)行可靠，各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)超過(guò)客戶預(yù)期，連續(xù)兩年經(jīng)受了雙十一活動(dòng)的考驗(yàn)，深受客戶好評(píng)。在項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中也存在不足之處，由于系統(tǒng)被拆分了多個(gè)服務(wù)，同時(shí)還存在多個(gè)中間件，在初期需要登錄多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行部署，操作繁瑣復(fù)雜，后面通過(guò)Docker和Jenkins實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化部署，減少了運(yùn)維成本。經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)踐，我系統(tǒng)架構(gòu)能力也得到了提高。路漫漫兮其修遠(yuǎn)，吾將上下而求索，我將在未來(lái)的系統(tǒng)架構(gòu)師一路走下去，在今后的項(xiàng)目開發(fā)工作中仍需要不斷的總結(jié)和提升架構(gòu)能力。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的软考·系统架构师论文——论软件的高并发设计的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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