基于開源分布式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)研究

陳忠火

摘 要：隨著現(xiàn)在業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，如何長期保存日益增長及不斷變化的數(shù)據(jù)成為人們面臨的一大難題。IT行業(yè)現(xiàn)在也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，很多機構(gòu)為降低成本，適應(yīng)當前的發(fā)展環(huán)境，共享技術(shù)成果，解決自身問題，大多使用分布式業(yè)務(wù)系統(tǒng)來保存數(shù)據(jù)，以此來適應(yīng)快速變化的市場需求。隨著分布式系統(tǒng)技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的機構(gòu)為滿足自身增長的業(yè)務(wù)需求，電信運營商如何利用開源分布式架構(gòu)對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行了研究改造。本文分析研究了開源分布式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，旨在優(yōu)化管理，實現(xiàn)契合業(yè)務(wù)的發(fā)展速度。

關(guān)鍵詞：開源分布式;技術(shù)架構(gòu);業(yè)務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0067-02

0 引言

隨著日益龐大的軟件系統(tǒng)，單點應(yīng)用模式已經(jīng)無法滿足當前業(yè)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展，因此就更加需要開源分布式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)解決相應(yīng)的難題，且該分布式系統(tǒng)擁有眾多優(yōu)點，避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)的弊端，現(xiàn)在該業(yè)務(wù)系統(tǒng)已然成為較多機構(gòu)最受歡迎的架構(gòu)模式。該系統(tǒng)不僅解決了之前應(yīng)用系統(tǒng)的弊端，還將各組件應(yīng)用到實際生產(chǎn)環(huán)境中。2014年，電信集團為改變封閉的業(yè)務(wù)系統(tǒng)缺點，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)提出了建設(shè)性的要求，要求各地方公司實現(xiàn)IT互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的橫向擴展，該政策推動了IT行業(yè)架構(gòu)開放化、互聯(lián)網(wǎng)化的行業(yè)要求。

1 開源分布式架構(gòu)的優(yōu)點

1.1 學(xué)習(xí)的成本較低，使用簡單

開源分布式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)入門要求不高，且學(xué)習(xí)比較便捷，花費時間較短，能夠即學(xué)即用，另外，該架構(gòu)較為簡單易上手，節(jié)約大量的學(xué)習(xí)時間及成本。隨著分布式技術(shù)的發(fā)展，越來越多的行業(yè)使用了開源分布式架構(gòu)作為自己系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，對電信運營商或者電商的支持效果尤其明顯。

1.2 便于測試且性能較高

開源分布式架構(gòu)注重的主要是系統(tǒng)的功能性測試，因功能比較單一，故無需多次測試，且該構(gòu)架性能較高，出現(xiàn)性能方面的瓶頸可能性較低，并對引入的相關(guān)依賴性也不高。低依賴性便于出現(xiàn)性能瓶頸的時候檢測方便，整體的操作比較簡單可行，功能性比較強。

1.3 便于部署且監(jiān)控比較便捷

開源分布式架構(gòu)中的系統(tǒng)應(yīng)用能夠完成獨立的部署，便于操作，且能夠完整記錄系統(tǒng)的工作行程，對系統(tǒng)出現(xiàn)的問題能夠及時監(jiān)控及報告，對系統(tǒng)的不同指標及運行的狀態(tài)都能隨時掌控，這樣使得開源式架構(gòu)作為一種基礎(chǔ)且有保障性的系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的運行起到了重要的作用。

1.4 可擴展性

開源分布式架構(gòu)可以隨系統(tǒng)不同的需要進行橫向擴展，服務(wù)器數(shù)量越多，系統(tǒng)的處理能力越強，以此滿足企業(yè)各項數(shù)據(jù)的需求。該架構(gòu)的核心理念是：單個服務(wù)器無法完成較大數(shù)據(jù)量的工作時，由多個服務(wù)器協(xié)同完成。該架構(gòu)每個節(jié)點使用的是性能一般的PC服務(wù)器，通過增加服務(wù)器數(shù)量的方式提高該架構(gòu)系統(tǒng)的整體性能，而不是通過加強每個節(jié)點的性能來提升，這樣對系統(tǒng)整體的技能提升要求就會變得簡單，只通過加裝服務(wù)器便可以實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)據(jù)增長的服務(wù)要求。

1.5 廉價高效

開源分布式架構(gòu)每個節(jié)點使用的一般是價格較低的PC服務(wù)器，以此組成架構(gòu)集群，處理數(shù)據(jù)的性能可以媲美大型機，但是在成本上卻是比較廉價的，遠低于大型機的成本，該特點是分布式架構(gòu)系統(tǒng)最為突出的優(yōu)點，但可靠性方面卻遠不及大型機，我們可以提升軟件質(zhì)量，通過提升軟件與硬件的容錯率，從而提升系統(tǒng)的可靠性，兩者相容便使得開源式分布具有價格低但是效用高的好處，為企業(yè)從源頭上節(jié)約成本。

2 開源分布式架構(gòu)的缺點

（1）調(diào)試服務(wù)器時需使用網(wǎng)絡(luò)，對架構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，這樣會進一步導(dǎo)致管理式分布系統(tǒng)中的服務(wù)和調(diào)度變得困難和復(fù)雜。（2）開源分布式架構(gòu)服務(wù)器較多，產(chǎn)生宕機的幾率大大增加，一臺服務(wù)器系統(tǒng)出現(xiàn)問題將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法使用，并且測試和查錯的復(fù)雜度增大。（3）開源式分布基于前期的優(yōu)點基礎(chǔ)上，后期的運維難度會加大，當系統(tǒng)部署單個服務(wù)的時候速度較快，但是如果一次需要部署多個服務(wù)，流程就會變得復(fù)雜，此時系統(tǒng)的吞吐量就會加大，響應(yīng)的時間就會變得更加的慢。（4）開源分布式的環(huán)境下，數(shù)據(jù)難以保持一致，就會導(dǎo)致管理分布式系統(tǒng)中架構(gòu)設(shè)計變得復(fù)雜。

3 開源分布式架構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計需要注意的核心關(guān)鍵點

3.1 擴展性

擴展性指的是對原有的系統(tǒng)產(chǎn)生較低影響的前提下，架構(gòu)系統(tǒng)功能可持續(xù)擴展的能力。主要表現(xiàn)在不需要經(jīng)常變更基礎(chǔ)設(shè)施，各個應(yīng)用之間的依賴較低，能夠迅速地響應(yīng)需要進行變更。低耦合的系統(tǒng)設(shè)計更便于管理，且能夠更加輕松開發(fā)系統(tǒng)及維護系統(tǒng)，該方式彌補了傳統(tǒng)耦合系統(tǒng)的不足，使得應(yīng)用與應(yīng)用互相分離，與數(shù)據(jù)也互相分離。其中應(yīng)用與應(yīng)用互相分離的方式是分布式消息隊列通過消息對象和利用服務(wù)總線通過接口分解耦合系統(tǒng)來達到需求[1]。

3.2 可用性

可用性指的是系統(tǒng)能夠有效訪問的性能，包括部署服務(wù)器集群備份數(shù)據(jù)及服務(wù)、均衡的負載轉(zhuǎn)移沒有狀態(tài)的服務(wù)、消息列隊等方式，這樣在進行一個服務(wù)的時候，如果其他的服務(wù)項出現(xiàn)了問題，就會防止一個服務(wù)終止運行，導(dǎo)致整個系統(tǒng)應(yīng)用癱瘓的弊端，從而避免故障并聯(lián)的問題出現(xiàn)，避免牽一發(fā)而動全身的故障，從而實現(xiàn)較高的可用性操作。

3.3 伸縮性

伸縮性指的是系統(tǒng)在處理事務(wù)的過程中，能夠增減自身資源來達到所需求目的的能力，通常設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)架時，為增加系統(tǒng)整體處理事務(wù)的能力，大都采用服務(wù)器集群的方式增加其性能，這樣在考慮開源分布式架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計就需要有一定的整體性和集群性，而不再是單獨的增加節(jié)點來獲取數(shù)據(jù)支持等。

4 開源分布式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，開源分布式架構(gòu)現(xiàn)如今越來越多地應(yīng)用到各行各業(yè)當中，對行業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行了構(gòu)造，對日益增長的業(yè)務(wù)作出了巨大的貢獻。開源分布式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)將IT行業(yè)架構(gòu)的各個層面全面覆蓋，且新的業(yè)務(wù)對IT行業(yè)產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)，利用該系統(tǒng)技術(shù)可以解決遇到的較多問題。開源分布式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代各行業(yè)必不可少的技術(shù)，近年來剛剛興起的技術(shù)大多數(shù)也已經(jīng)與該技術(shù)形成聯(lián)盟關(guān)系，為求解決自身問題。針對傳統(tǒng)行業(yè)，陳舊的技術(shù)及設(shè)計阻礙了自身的發(fā)展，因此如何將開源分布式系統(tǒng)技術(shù)引進傳統(tǒng)行業(yè)成為現(xiàn)在必須要考慮的事情，對此，應(yīng)當選取適合自身發(fā)展的項目，適時引入開源技術(shù)，擁有自己的團隊，團隊內(nèi)部人員必須擁有閱讀源代碼、獲取主流社區(qū)資源、根據(jù)自身需求架構(gòu)開源技術(shù)的能力。

5 開源分布式系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計

參考中國電信業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開源技術(shù)設(shè)計，推動IT行業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)的要求、日益多變的新業(yè)務(wù)需求，需要各行業(yè)熟悉掌握核心技術(shù)，擁有自己的開源團隊，技術(shù)人員在做架構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當做到以下幾點：

5.1 分布式數(shù)據(jù)庫

網(wǎng)絡(luò)上我們看到的邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫是由多個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫組成的，其特點有[2]：（1）分布式：不同數(shù)據(jù)通過切片方式儲存在不同的節(jié)點上，呈分布式存儲，這樣會使得項目分層明顯，讓項目整體出現(xiàn)切片化的清晰感，增加整體的層次性，一般情況下這種分布式是屬于節(jié)點分布、數(shù)據(jù)切片的呈現(xiàn)方式。（2）擴展性：服務(wù)器集群形式存在可以使節(jié)點完成在線增加或減少，以完成不同項目的需求，這樣在不考慮整體系統(tǒng)的運行速度的情況下可以實現(xiàn)在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷的迭代延展。（3）結(jié)構(gòu)化：存儲數(shù)據(jù)時，以表、列、行的形式展現(xiàn)，這樣數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)會更加清晰明了，對于數(shù)據(jù)分析更加了解，但是這種分布的方式會給系統(tǒng)造成一定的負擔(dān)。（4）高可用：當系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)不可被信任的節(jié)點時，開源技術(shù)可以實現(xiàn)在線切換達到目的，這樣就會避免出現(xiàn)一個不可用的節(jié)點而導(dǎo)致項目整體的進度全部癱瘓，從而實現(xiàn)備選系統(tǒng)高可用的狀態(tài)。（5）一致性：處理數(shù)據(jù)結(jié)果最終一致，但是在系統(tǒng)運行中數(shù)據(jù)的更新和同步是需要更新提升的問題。（6）磁盤存儲：磁盤存儲可以使數(shù)據(jù)更加持久保存，且保存效果較其他方式更加完整;但是和其他的存儲方式相比沒有優(yōu)勢，會加重磁盤的負重，降低系統(tǒng)的運行速度。（7）冗余性：一主多從，在線切換主從動態(tài)，實現(xiàn)讀與寫分離，這樣可以使項目和數(shù)據(jù)的運行更加清晰明了，分層更加明顯有結(jié)構(gòu)化有序。

5.2 分布式緩存

針對內(nèi)存的Key-Value結(jié)構(gòu)分布式高速緩沖，開源技術(shù)存在分布式、擴展性、一致性、冗余性等特點外，存在以下特點[3]：（1）Key-Value：存取以鍵值對的形式，適合主鍵進行查詢，不能進行復(fù)雜條件的查詢，基于一主多從的結(jié)構(gòu)性，這樣的主鍵查詢有一定的滯后性，再次提升可能會加重系統(tǒng)的運行負重。（2）內(nèi)存存儲：加載數(shù)據(jù)是來源于文件或者數(shù)據(jù)庫，以內(nèi)存形式存儲數(shù)據(jù)。（3）讀多寫少：通過外部讀取數(shù)據(jù)，內(nèi)外部的寫入均支持，這樣的形式在一定程度上就可以規(guī)避數(shù)據(jù)同步的滯后性，對數(shù)據(jù)進行及時的優(yōu)化和迭代。（4）低延時：使用開源技術(shù)比自然狀態(tài)下延長一段毫秒級時間，因為系統(tǒng)整體的復(fù)雜性，可能數(shù)據(jù)節(jié)點比較多，導(dǎo)致原來的機身速度降低，這是正常現(xiàn)象。

5.3 分布式文件系統(tǒng)

對于開源技術(shù)的文件系統(tǒng)，存在分布式、擴展性、磁盤存儲、冗余性的特點，不同的是：（1）磁盤存儲：該系統(tǒng)文件直接存入開源分布式系統(tǒng)，與普通系統(tǒng)讀寫特性一致，是采用磁盤儲存的方式去進行分布式文件系統(tǒng)的，這樣的存儲方式雖然有一定的滯后性，但是簡單直白。（2）冗余性：開源技術(shù)可實現(xiàn)跨主機、跨機房、跨磁盤、跨機架的多副本操作，這樣可以避免很多的問題出現(xiàn)，可以實現(xiàn)跨越式的運行和聯(lián)動，但是同時也會加重系統(tǒng)的復(fù)雜性和運行程度。

5.4 分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)

開源分布式技術(shù)存儲數(shù)據(jù)除了存在分布式、擴展性、結(jié)構(gòu)化、低延時的特點外，還存在高并發(fā)的特點，即在解決高并發(fā)問題時，系統(tǒng)會使用連接池或者共享的方式進行解決，這樣降低了系統(tǒng)自身的局限性，避免出現(xiàn)高并發(fā)問題時整體的癱瘓。在進行該系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足以上幾點，這樣使得開源式分布架構(gòu)滿足基本需求的同時得到優(yōu)化，才能解決傳統(tǒng)模式的缺點，同時能夠滿足當前業(yè)務(wù)激增的需求。

6 結(jié)語

隨著開源分布式的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)發(fā)展和完善，且其存在使用方便、極易上手、高效處理等多種優(yōu)勢，已然成為各行業(yè)處理數(shù)據(jù)的必備技術(shù)。該技術(shù)去除了駁雜的技術(shù)細節(jié)，彌補了傳統(tǒng)單點模式技術(shù)的極多缺點，大幅提升處理速度，應(yīng)用價值極高。現(xiàn)在越來越多的行業(yè)需要業(yè)務(wù)和資源的整合，傳統(tǒng)行業(yè)也在飛速實現(xiàn)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。因此，使用開源分布式的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)將是未來發(fā)展的主要趨勢，且能夠為各行業(yè)發(fā)展提供堅實的技術(shù)支持，將來一定是實現(xiàn)業(yè)務(wù)增量的黃金突破口。

參考文獻

[1] 鄭海雁，金農(nóng)，季聰，等.電力用戶用電數(shù)據(jù)分析技術(shù)及典型場景應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015（11）：3147-3152.

[2] 廖慧，李娜，王蓉.大數(shù)據(jù)時代下電信運營商應(yīng)用模式研究[J].電信技術(shù)，2016（3）：8-12.

[3] 沈艷，分布式測試系統(tǒng)協(xié)作理論及其通信平臺實時性研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2004.