前言

在現今IT界特別是程式設計師，如果你對於高併發都沒有接觸和了解過未免也有些太孤陋寡聞，而作為一個優秀的程式設計師，高併發系統架構設計師必須要掌握的。很簡單，現在大多數網際網路公司都會用到高併發系統架構設計。像常見的"秒殺活動"、"搶紅包"、"微博熱搜"、"12306搶票"、"共享單車拉新"等都是高併發的典型業務場景，能解決這些業務常見的程式設計師那都是公司的一把好手，不說多了年薪30W那是妥妥的。

溫馨提示：本文篇幅有點過長為了不影響閱讀，有些地方是以圖片形式展現，相信看完後會對大家有很大的啟發和幫助。

那麼什麼是高併發呢？

高併發（High Concurrency）是一種系統執行過程中遇到的一種“短時間內遇到大量操作請求”的情況，主要發生在web系統集中大量訪問收到大量請求（例如：12306的搶票情況；天貓雙十一活動）。該情況的發生會導致系統在這段時間內執行大量操作，例如對資源的請求，資料庫的操作等。

高併發的處理指標

高併發相關常用的一些指標有:

1.響應時間（Response Time）

響應時間：系統對請求做出響應的時間。例如系統處理一個HTTP請求需要200ms，這個200ms就是系統的響應時間

2.吞吐量（Throughput）

吞吐量：單位時間內處理的請求數量。

3.每秒查詢率QPS（Query Per Second）

QPS：每秒響應請求數。在網際網路領域，這個指標和吞吐量區分的沒有這麼明顯。

4.併發使用者數

併發使用者數：同時承載正常使用系統功能的使用者數量。例如一個即時通訊系統，同時線上量一定程度上代表了系統的併發使用者數。

如何解決這些高併發業務場景背後的難點問題呢?

• 秒殺系統中，QPS達到10萬/s時，如何定位並解決業務瓶頸?
• 明星婚戀話題不斷 引 爆微博熱搜，如何確保系統不當機?
• 共享單車充值活動，如何保證不超賣?
• ......

同一時間、海量使用者的高頻訪問對任何平臺都是難題，但可喜的是，雖然業務場景不同，設計和優化的思想卻是萬變不離宗。如果你掌握了高併發系統設計的核心技術點(快取、池化、非同步化、負載均衡、佇列、降級熔斷等)，深化成自 己的知識體系，解決這些業務問題將不在話下，應對自如。

在小編看來，不少技術能力極強的工程師依舊會被"高併發"所困，這與知識儲備不足，無法系統化地掌握核心技術有很大關係。技術人要不斷汲取新的營養，更要能將技術知識應用到實際業務中，這樣才能提升競爭力，突破職場瓶頸。

從基礎出發直擊實戰

基礎

一起了解高併發架構的設計理念， 建立對高併發系統的初步認知。比如，如何讓你的系統更好地支援高效能、可用與可擴充套件性，比如帶你掌握架構分層的核心技術點。

• 高併發系統：它的通用設計方法是什麼
• 架構分層：我們為什麼一定要這麼做?
• 系統設計目標(一) ：如何提升系統效能?
• 系統設計目標(二) ：系統怎樣做到高可用?
• 系統設計目標(三) ：如何讓系統易於擴充套件?

資料庫

• 池化技術：如何減少頻繁建立資料庫連線的效能損耗?
• 資料庫優化方案(一) ：查詢請求增加時，如何做主從分離?
• 資料庫優化方案(二) ：寫入資料量增加時，如何實現分庫分表?
• 發號器：如何保證分庫分表後ID的全域性唯一性?
• NOSQL：在高併發場景下，資料庫和NoSQL如何做到互補?

快取

快取是我們做架構工作經常使用的技術之一，它極大地緩解了大使用者量對系統造成的衝擊。伴隨著系統架構的演進，快取的使用方法也從沒有停止過改變，快取框架的種類也日漸增多。

對於快取的使用，看似非常簡單，其實卻蘊含著很多技巧在裡面，這些技巧可以幫助我們最大化地發揮快取的功效，減少因為快取的錯誤使用導致的線上生產事故。該如何做快取框架的選型，究竟哪種框架更適合自己的現狀，這些都是我們需要面對和解決的難題。

• 快取：資料庫成為瓶頸後，動態資料的查詢要如何加速?
• 快取的使用姿勢(一) ：如何選擇快取的讀寫策略?
• 快取的使用姿勢(二) ：快取如何做到高可用?
• 快取的使用姿勢(三) ：快取穿透了怎麼辦?
• CDN：靜態資源如何加速?

訊息佇列

如果你掌握了訊息佇列的底層技術，無論使用哪種訊息佇列產品，你都可以從原理層面來分析問題，再簡單看一下它的API和相關配置項，就能很快知道該如何配置訊息佇列，寫出高效能並且可靠的程式。

• 訊息佇列：秒殺時如何處理每秒上萬次的下單請求?
• 訊息投遞：如何保證訊息僅僅被消費一次?
• 訊息佇列：如何降低訊息佇列系統中訊息的延遲?

分散式服務

• 系統架構：每秒1萬次請求的系統要做服務化拆分嗎?
• 微服務架構：微服務化後，系統架構要如何改造?
• RPC框架：10萬QPS下如何實現毫秒級的服務呼叫?
• 註冊中心：分散式系統如何定址?
• 分散式Trace：橫跨幾十個分散式元件的慢請求要如何排查?
• 負載均衡：怎樣提升系統的橫向擴充套件能力?
• API閘道器：系統的門面要如何做呢?
• 多機房部署：跨地域的分散式系統如何做?
• Service Mesh：如何遮蔽服務化系統的服務治理細節?

維護

• 給系統加上眼睛：服務端監控要怎麼做?
• 應用效能管理：使用者的使用體驗應該如何監控?
• 壓力測試：怎樣設計全鏈路壓力測試平臺?
• 配置管理：成千上萬的配置項要如何管理?
• 降級熔斷：如何遮蔽非核心繫統故障的影響?
• 流量控制：高併發系統中我們如何操縱流量?

實戰

以未讀數系統設計和資訊流設計為例展開介紹。未讀數系統實戰，主要講解如何設計方案來抵擋每秒幾十萬次的獲取使用者未讀數的請求;資訊流設計實戰，講解如何做通用資訊流系統的推模式與拉模式。實戰篇內容操作性強，能檢驗你對技術點的掌握程度，和靈活運用的程度，完善你知識體系的重要環節。

學習感言

先帶你建立對高併發系統設計的直觀理解，再以最簡單架構逐步演進到支撐百萬、千萬併發的分散式架構為案例，帶你解決這個過程中遇到的痛點問題，提升業務處理能力，真正完成一次系統演進，最後結合實戰優化整體設計思路。

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