系统设计速查,助力构建高可扩展、高可用、高可靠的应用架构:
• 核心原则:扩展性(纵向/横向)、可用性(系统正常运行时间)、可靠性(无故障运行)、延迟与吞吐量平衡、CAP 定理(三者不可兼得)。
• 负载均衡:轮询分配、最少连接、基于一致性哈希及 IP 哈希,确保请求均匀分布与高效路由。
• 数据库选择与扩展:SQL(结构化且支持 ACID)适合关系数据,NoSQL(灵活、扩展性强)适合非结构化数据。扩展策略包括纵向扩展、分片和数据复制。
• 消息队列与事件驱动:Kafka、RabbitMQ 及发布/订阅模型支持异步、高吞吐量及实时事件处理。
• 缓存策略:写穿缓存同步写入数据库,写回缓存异步写入;缓存淘汰策略涵盖 LRU、LFU、FIFO,提升缓存命中率与效率。
• API 与通信协议:REST、GraphQL 适合灵活查询与操作,gRPC 提供高效通信,WebSocket 维持实时连接。
• 流量控制:令牌桶、漏桶、滑动窗口技术限制请求速率,防止流量突发影响系统稳定。
• 安全实践:身份验证(OAuth、JWT、SSO)、权限控制(RBAC、ABAC)、数据加密(SSL/TLS)、DDOS 防护(限流、CDN、防火墙)。
• 存储系统:块存储(数据库、SSD)、对象存储(云端非结构化数据)、文件存储(共享文件系统)。
• 监控与可观测性:日志(ELK、Splunk)、指标(Prometheus、Grafana)、链路追踪(Jaeger、Zipkin)全方位掌控系统状态。
掌握这些关键点,构建稳定高效的现代分布式系统不再难。
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