这是 Beta 探索课程，内容结构、实验步骤和示例可能会继续调整。
完整架构
架构演进回顾
让我们回顾一下整个系统的架构演进历程。
阶段 1：最简单的数据库方案
- 两张表：articles、article_likes
- 简单的增删改查
- 适合：< 1000 用户
阶段 2：Redis 缓存优化
- Redis 计数器
- 数据持久化
- 缓存一致性
- 适合：< 10,000 用户
阶段 3：高并发优化
- 分片计数
- 本地缓存
- 合并写入
- 适合：< 100,000 用户
阶段 4：分布式系统
- 分布式锁
- Lua 脚本
- Redlock
- 适合：> 100,000 用户完整架构图
整体架构
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 用户层 │
│ Web 浏览器 │ iOS App │ Android App │ 小程序 │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ CDN 层 │
│ 静态资源 │ 图片 │ 视频 │ CSS/JS │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 负载均衡层 │
│ Nginx / HAProxy / AWS ALB │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 应用服务器层 (无状态) │
│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ 实例 1 │ │ 实例 2 │ │ 实例 3 │ ... │
│ │ 本地缓存 │ │ 本地缓存 │ │ 本地缓存 │ │
│ │ 限流器 │ │ 限流器 │ │ 限流器 │ │
│ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ │
└─────────┼────────────────┼────────────────┼──────────────────────┘
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Redis 集群 │
│ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ │ Redis-1 │ │ Redis-2 │ │ Redis-3 │ Sentinel │
│ │ 主节点 │ │ 从节点 │ │ 从节点 │ (高可用) │
│ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │
│ │ │ │ │
│ ┌───┴────┐ │ │ │
│ │ 持久化 │ │ │ │
│ │ RDB │ │ │ │
│ │ AOF │ │ │ │
│ └────────┘ │ │ │
│ │ │ │
│ ┌──────────────┴────────────────────────────┐ │
│ │ 消息队列 (Redis Stream) │ │
│ │ 合并写入 │ Feed 流通知 │ 排行榜更新 │ │
│ └────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 数据库集群 │
│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ Master │ │ Slave │ │
│ │ (写操作) │ │ (读操作) │ │
│ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ │
│ │ │ │
│ ┌──────┴────────────────┴──────┐ │
│ │ 监控 & 备份 │ │
│ └─────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘数据流图
点赞流程：
用户 → 负载均衡 → 应用服务器
↓
1. 检查本地缓存
↓
2. 检查 Redis
├─ 命中 → 立即返回
└─ 未命中 → 查询数据库
↓
3. 更新 Redis 计数器
↓
4. 添加到写回队列
↓
5. 异步写入数据库
↓
6. 发布更新通知
↓
返回给用户部署架构
生产环境部署：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Web 层 (3 节点) │
│ - Nginx (负载均衡) │
│ - Web 应用 (6 实例) │
│ - 静态资源 (CDN) │
└─────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 应用层 (可扩展) │
│ - 应用服务器 (3+ 实例) │
│ - 每个实例 4 核 8GB │
│ - 本地缓存 (100MB) │
│ - 连接池管理 │
└─────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Redis 层 (主从 + Sentinel) │
│ - Master: 2 核 4GB │
│ - Slave: 2 核 4GB (2 个) │
│ - 持久化: RDB + AOF │
└─────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 数据库层 (主从) │
│ - Master: 4 核 8GB │
│ - Slave: 4 核 8GB (2 个) │
│ - 定期备份 │
└─────────────────────────────────────────────────┘技术选型总结
存储层选择
| 技术 | 用途 | 原因 |
|---|---|---|
| MySQL | 主数据存储 | 事务支持，成熟稳定 |
| Redis | 缓存/计数 | 高性能，原子操作 |
| Redis Stream | 消息队列 | 轻量级，持久化 |
并发控制
| 方案 | 应用场景 |
|---|---|
| 原子更新 | 简单计数 |
| 分布式锁 | 关键操作 |
| Lua 脚本 | 复杂原子操作 |
| Redlock | 分布式锁 |
性能优化
| 优化技术 | 效果 |
|---|---|
| Redis 缓存 | 性能提升 100 倍 |
| 本地缓存 | 性能提升 10 倍 |
| 分片计数 | 性能提升 3 倍 |
| 合并写入 | 性能提升 25 倍 |
| Pipeline | 网络往返减少 10 倍 |
容量规划
性能指标
目标性能：
- 支持 100 万注册用户
- 支持 10 万日活用户
- 支持 10,000 并发点赞
- 平均响应时间 < 100ms
资源需求：
- Web 服务器：6 实例 × 4 核 8GB = 24 核 48GB
- Redis：3 实例 × 2 核 4GB = 6 核 12GB
- 数据库：1 主 2 从 × 4 核 8GB = 12 核 24GB
总资源：42 核 84GB存储容量
Redis 存储规划：
点赞计数器：
- 100 万文章 × 100 bytes = 100 MB
点赞用户集合：
- 100 万文章 × 50 个用户 × 8 bytes = 40 GB
用户点赞列表：
- 10 万用户 × 100 篇文章 × 8 bytes = 80 MB
Feed 流数据：
- 10 万用户 × 1000 条记录 × 16 bytes = 1.6 GB
总计：约 42 GB
数据库存储规划：
文章表：100 万 × 1 KB = 1 GB
点赞表：5000 万 × 50 bytes = 2.5 GB
用户表：100 万 × 200 bytes = 200 MB
总计：约 3.7 GB监控告警
关键指标
业务指标：
- 日活用户数
- 日均点赞数
- 热门文章 Top 10
- 排行榜变化
性能指标：
- 响应时间 (P50, P95, P99)
- QPS (每秒请求数)
- 错误率
- 缓存命中率
资源指标：
- CPU 使用率
- 内存使用率
- 网络流量
- 磁盘 IO告警规则
严重告警 (立即处理)：
- 错误率 > 1%
- P99 响应时间 > 1s
- Redis 宕机
- 数据库主从断开
重要告警 (1 小时内处理)：
- 错误率 > 0.5%
- P95 响应时间 > 500ms
- 缓存命中率 < 80%
- 数据库 CPU > 70%
一般告警 (24 小时内处理)：
- 缓存命中率 < 90%
- 数据库 CPU > 50%
- 内存使用 > 80%课后练习
练习 1
如何设计一个支持”多租户”的计数系统？
参考答案(3 个标签)
多租户系统设计架构
方案：数据隔离
方案 1：Redis Key 前缀隔离
tenant:{tenant_id}:article:{article_id}:like_count
优点：
- 实现简单
- 天然隔离
缺点：
- Key 变长
- 管理复杂
方案 2：分片隔离
按 tenant_id 分片到不同的 Redis 实例
优点：
- 完全隔离
- 独立资源
缺点：
- 成本高
- 资源浪费
方案 3：逻辑隔离
同一个 Redis，通过应用层隔离
优点：
- 成本低
- 灵活
缺点：
- 需要严格权限控制练习 2
如何设计”跨地域”的计数系统？
参考答案(3 个标签)
跨地域系统设计架构
方案：多地域部署
架构：
中国区域：
- 应用服务器 × 3
- Redis 集群 × 1
- 数据库 × 1
美国区域：
- 应用服务器 × 3
- Redis 集群 × 1
- 数据库 × 1
数据同步：
- 主库：中国
- 从库：美国
- 异步复制
挑战：
1. 数据一致性（最终一致）
2. 延迟问题
3. 跨地域查询优化练习 3
如何实现”降级策略”？
参考答案(3 个标签)
降级高可用系统设计
分级降级策略
练习 4
如何设计”灰度发布”方案？
参考答案(3 个标签)
灰度发布DevOps部署
方案：蓝绿部署
架构：
- 蓝环境：旧版本
- 绿环境：新版本
- 负载均衡：切换流量
流程：
1. 部署新版本到绿环境
2. 新版本自检通过
3. 切换 10% 流量到绿环境
4. 观察 1 小时，无问题
5. 逐步增加流量：25% → 50% → 100%
6. 蓝环境下线
7. 绿环境成为新的蓝环境练习 5
如何进行”容量规划”？
参考答案(3 个标签)
容量规划性能测试架构设计
容量规划方法
思考题
-
如果需要支持”视频点赞”，架构需要如何调整？
-
如何设计一个”通用的计数系统”，可以支持多种业务场景？
-
如何实现”计数系统”的 A/B 测试？
💡 提示：这些问题没有标准答案，建议结合实际情况深入思考。