什么是構(gòu)建一個可維護和可擴展的系統(tǒng)的意義？
在早期，一個系統(tǒng)的形態(tài)，只是滿足用戶和服務器資源之間的通道，唯一要擴展和維護的是系統(tǒng)后面的資源，保證資源的可用和夠用，而系統(tǒng)本身的壓力并不大。
系統(tǒng)設計跟我們生活中大多數(shù)事情一樣，都需要花時間提前規(guī)劃，能夠讓我們的服務長時間在線。所以，我們了解和總結(jié)一些大型系統(tǒng)背后的思考和權(quán)衡，能夠幫助我們在系統(tǒng)早期做出一些明智和靠譜的決策。
如今，開源組件已經(jīng)成為構(gòu)建一些企業(yè)系統(tǒng)的基石，伴隨著行業(yè)的發(fā)展，最佳實踐和圍繞這些系統(tǒng)架構(gòu)的指導原則也逐漸顯現(xiàn)出來了，在什么時候該用什么樣的技術(shù)，需要考慮到哪些方面，各路牛人早有撰文總結(jié)。
本文簡單回顧一下，我們在設計一些分布式系統(tǒng)的時候需要考慮的一些關(guān)鍵因素，我們稱之為 分布式系統(tǒng)設計原則。
一，分布式系統(tǒng)的設計原則
我們將這些在構(gòu)建系統(tǒng)需要考慮的因素稱之為分布式架構(gòu)設計原則，如下圖所示，有六個部分，右邊是我們設計系統(tǒng)要達到的基本要求，包括可用、可靠以及性能，這也是 一個可維護和可擴展系統(tǒng)最大的意義，而左邊是系統(tǒng)設計和開發(fā)期間要考慮的三個部分，包括擴展性、維護性和成本控制。
我把原則分為倆個大的方面，目標原則 和 實踐原則，
先來看一下目標原則，
站在用戶和公司的角度，要求我們設計的系統(tǒng)都必須要滿足以下幾個原則，特別是互聯(lián)網(wǎng)性質(zhì)的系統(tǒng)，這三個原則都是非常重要的。
- 可用性，系統(tǒng)的正常在線可用時間，對許多公司的產(chǎn)品聲譽來說是絕對至關(guān)重要的指標，例如一些大型的零售商網(wǎng)站，幾分鐘的不可用會導致巨大的損失，長此以往，客戶也會流失殆盡。
因此，設計這些系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定在線，并有系統(tǒng)一定的容錯能力是當代企業(yè)和科技公司必備的基本能力。做到高可用，要在分布式系統(tǒng)中要求我們深思熟慮的對一些關(guān)鍵組件進行冗余設計，發(fā)生故障時，能夠即時恢復，或者優(yōu)雅降級（降級通常不解決問題，優(yōu)化用戶體驗的一種妥協(xié)的做法）； - 可靠性，系統(tǒng)的可靠性，能夠保證數(shù)據(jù)分區(qū)后，數(shù)據(jù)的一致性和持久性，相同的請求同一時間返回一致的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新以后用戶能夠獲取最新的數(shù)據(jù)，如果是最終一致，或延遲一致要保證數(shù)據(jù)的持久性；
- 性能，系統(tǒng)性能，由于用戶和流量的不斷增長，逐漸成為很多公司關(guān)注的另一個焦點，因為雖然做到可用，但系統(tǒng)響應速度也會直接影響用戶的使用和滿意度，如果是網(wǎng)站的話，也會影響搜索引擎的排名，最終影響用戶的粘度和收益。
所以，優(yōu)化系統(tǒng)的響應速度，降低延遲，提高吞吐量，也是非常關(guān)鍵的。
滿足以上目標原則，我們要考慮系統(tǒng)的實現(xiàn)，如何來滿足以上的目標原則，我把他稱為 實現(xiàn)原則，能夠在不同的階段，讓系統(tǒng)都能夠適應需求的變化，并在提高成本的情況下，持續(xù)滿足以上幾個目標原則。
來看一下實現(xiàn)原則：
-
擴展性，當今但凡談到分布式系統(tǒng)，擴展性是首要考慮的一個方面，Google在這方面表現(xiàn)的尤為激進，可以讓系統(tǒng)做到無限擴展，例如Spanner，用空間換效率，用規(guī)模覆蓋算法的次優(yōu)選。所以，擴展系統(tǒng)的各個部分，幾乎是達到可用性、可靠性和性能要求的主要手段。
擴展性涉及系統(tǒng)的方方面面，通常是倆個緯度，scale up 和 scale out，當然，在《The Art Of Scalability》中，提到的Scale Cube，是從三個不同緯度來擴展系統(tǒng)，也是擴展的一種方法，稍后單開一篇介紹，這里就不展開了；
image.png - 維護性，正所謂，一個系統(tǒng)配套好的運維工具，能夠千方百計的彌補和設法繞過系統(tǒng)實現(xiàn)上的缺陷，使得系統(tǒng)整體可用性比較高，相反，會讓系統(tǒng)的任何的問題都會毫無掩蓋的暴露給用戶，沒有任何預警信息，同時也會增加發(fā)現(xiàn)問題和排查問題的成本。
因此，在設計和實現(xiàn)一個系統(tǒng)的時候，如何做到容易維護是另一個重要的考量，幾乎跟擴展性同樣重要，當問題發(fā)生，我們?nèi)绾渭皶r的診斷和了解問題原因，甚至能夠及時的做出行動，影響系統(tǒng)，控制損失，降低故障級別；
（本人多次在這方面吃虧，經(jīng)歷了血的教訓，開始把運維工具與功能開發(fā)提到同樣的重要級別，確保問題能夠及時發(fā)現(xiàn)，甚至提前預警） - 成本控制，成本當然也是一個重要的方面，包括開發(fā)、維護、培訓和硬件等成本，系統(tǒng)開發(fā)完成上線之后，硬件的持續(xù)投入會讓成本不斷增加，要讓成本的投入看到效能的成倍增長，同時，根據(jù)業(yè)務量，伸縮成本的投入，按需開資，不過度設計和過度冗余，導致資源閑置，浪費。
二，小結(jié)：
這些原則作為在分布式系統(tǒng)架構(gòu)設計的基本決策的原則，并不是絕對真理，在實踐當中，有時候會發(fā)生沖突和矛盾，需要做出一些犧牲和平衡，例如，在實踐擴展性的時候，會增加維護和開銷成本，甚至會影響可靠性。
不管怎么說，在設計分布式系統(tǒng)的時候，關(guān)注這些原則是非常重要的，即使有時候需要做出一些犧牲和平衡，但，這就是技術(shù)，這也是生活。
三，參考：
- http://www.aosabook.org/en/distsys.html 《Scalable Web Architecture and Distributed Systems》
- https://microservices.io/articles/scalecube.html 《The Scale Cube》
