应用程序的通信成本

应用程序的通信成本

什么是通信

一个程序中两个以上功能相互传递信号或数据叫做通信。

什么是成本

这是是指时间成本与空间成本。 时间就是传递数据所花费的时间。空间是指传递过程耗费容量大小。

都有哪些通信方式

  1. 全局变量
  2. 线程间通信
  3. 共享内存
  4. 共享文件
  5. 管道
  6. Socket
  7. 硬件(串口,USB) 等等

全局变量

全局变量是成本最低通信方法,通过设置全局变量,在程序运行时过程中均可操作该变量,用户信号传递,数据传输。

线程间通信

线程间通信也是采用全局变量方式,通常线程库会提供一套完善的API供用户使用,它可以实现共享,锁,互斥等机制。

共享内存

共享内存是在内存中申请开辟一个区域,用于数据共享存储。

共享文件

将数据存储在文件中,供多线程,多进程访问,文件可以上锁与解锁,这种方式性能最差,但对于初级开发者非常适合。 通过将文件存储在tmpfs或shm 文件系统中,可以获得不错的性能。

管道

管道是字符设备,通常是fifo(先进先出)单向通信,如果需要双工可能使用两个管道。

Socket

Socket分为 unix socket 与 tcp/udp socket. 前者只能在unix like 系统中使用。 Socket 分为阻塞与非阻塞通信。 其中tcp/udp Socket 可以跨服务器传输数据。

硬件

例如串口通信,使用串口连接两台电脑,通常速率为 9600bps,115200bps A电脑中运行

cat /dev/ttyS0

B电脑运行

cat /etc/passwd > /dev/ttyS0

可以将/etc/passwd文件从A电脑传递到B电脑。

不再本文讨论范围,这里不多述。

现在我们已经清楚了各种通信方式,这些通信方式适用于不同场景,由此出现了很多种使用方式,甚至多种方式同时使用。

服务器池概念

互联网时代的特点是,服务器不在单一一种,而是各种异构系统,我们经常会看到一个网站有多个服务器组成,因此我们将应用分布在不同的服务器上运行。 例如 Web服务器,应用服务器,缓存服务器,数据库服务器各司其职。就应用服务器还可能分成很多种类,例如搜索,内容管理,用户中心,等等。 问题来了,你会发现你的每个团队开发出一个产品,都需要一个服务器运行,每个团队都在做独立系统。不同团队开发出的功能与其他产品并不兼容,于是有了接口这种东西。 运维的问题也来了,每个应用一个服务器不太现实,但每个项目都不想与其他项目公用一个服务器资源,于是有了虚拟机。

于是我们见到的系统是这样了

               +--------+
               | C 应用 |
               +--------+
                ^  ^  ^
                |  |  |
+--------+ <-----+  |  +-----> +--------+
| A 应用 | <--------+--------> | B 应用 |
+--------+ <-----+  |  +-----> +--------+
                 |  |  |
                 V  V  V
               +--------+
               | D 应用 |
               +--------+

A 应用 运行中会与其他三个服务器产生通信,一次操作建立三次连接,这样的通信成本是非常高的,如果任何一个节点出现故障都出现阻塞。 从运维角度这种配置也极其繁琐,每个节点都要配置与其他连点连接,防火墙ACL 维护也非常繁琐。 出现故障,排查也非常困难,还会消耗大量的排查时间。

进一步优化

我们将公共调用部门放在一处,然后将所有资源都放在服务器上。通过负载均衡分发调用,高可用技术解决公用接口单点问题。

               +----------+
               | 公共接口 |
               +----------+
                 ^  ^  ^
                 |  |  | 
    +------------+  |  +------------+
    |               |               |
    V           V               V
+--------+      +--------+      +--------+
| A 应用 |      | B 应用 |      | C 应用 |
| B 应用 |      | C 应用 |      | A 应用 |
| C 应用 |      | A 应用 |      | B 应用 |
+--------+      +--------+      +--------+

这样的好处显而易见,服务器节点充分使用,既有高可用,又有负载均衡,保障7*24小时无故障运行。部属也方便。 注意上面:每个节点的 A,B,C 应用 加权值不同。

耦合与解耦

耦合级别有变量级别、函数级别、方法级别、类级别、包级别、协议级别、语言级别、数据流级别、缓存级别、数据库级别、以及业务级别。 你需要根据当时场景适当耦合或解耦。例如理论上软件运行速度是在同一个实体机上运行效率最高,有时可能将其设计为分布式才能体现效率。

原文发布于微信公众号 - Netkiller(netkiller-ebook)

原文发表时间:2015-10-12

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