三分钟深入TT猫之故障转移

结束了一周繁忙的工作,趁着周末,小编手中的键盘早已饥渴难耐了,想知道上期省略号中发生了什么有趣的故事么?且听小编娓娓道来,结尾有彩蛋。

风月前场

春风再续,书接上回,春香园的老鸨妈妈,给这位血气方刚的骚年挑选了一位佳人A,于是乎骚年兴致勃勃的进入了闺房,宜言饮酒,与子同欢,琴瑟在御,莫不静好,谁知佳人A突然来月事了(这个事先老鸨是不知道的)

我了个擦,春宵一刻值千金啊,赶召唤系老鸨儿,老鸨先是把A从侍客名单中剔除,随后赶紧给这位骚年换了一位佳人B,歌管楼台声细细,秋千院落夜沉沉,哈哈哈,又是一个难忘的夜晚......

梦回现实

哎,少年,醒醒,别做梦了,快起来搬砖了

其实在实际生产中,我们的负载均衡器可能要更加温柔体贴智能,不能让用户有一丝感觉到服务器也来大姨妈。

  • 还记得我们的TT猫,下单失败的场景么?被强行跳转到登陆页。
  • 还记得双十一妹子那幽怨的小眼神么?可能你已在偷偷乐了。
  • 还记得程序员小明瞎白活了一顿原理么?其实可能他自己都没搞明白。

模拟老鸨

在讲如何体贴之前,先给大家传授几种老鸨经常使用的分配手法,为了让大家更加形象直观的了解老鸨的内心,小编决定带大家扒开来看,当然了鸨妈的内心也是一坨代码而已。

首先我们定义一个OldBird,接着安排四个smallBirds值班。

/**
 * 老鸨
 * 创建时间 2017年9月16日
 */
public class OldBird {
    // Key代表风尘X子,Value代表该风尘X子的受欢迎程度
    public static Map<String, Integer> smallBirds = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();

    static {
        smallBirds.put("野鸡", 1);
        smallBirds.put("幺二", 2);
        smallBirds.put("长三", 3);
        smallBirds.put("书寓", 4);
    }
}

开张了,开张了,显然第一位客人并没有入的了鸨儿的法眼,随机了一个后继续嗑她的瓜子。

/**
 * 随机 
 * 创建时间 2017年9月16日
 */
public class Random {
    public static String getServer() {
        // 获取值班名单
        Set<String> keySet = ServerMap.servers.keySet();
        ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>();
        keyList.addAll(keySet);
        // 老鸨看人办事 精打细算了一下、随即了一个
        java.util.Random random = new java.util.Random();
        int randomPos = random.nextInt(keyList.size());
        // 程序员小明获取了一个smallBird
        return keyList.get(randomPos);
    }
}

可能是鸨妈的随机有点看心情,导致后院有些人有点不高兴了,于是乎赶紧采取了另一种策略。

/**
 * 轮询 
 * 创建时间 2017年9月16日
 */
public class RoundRobin {
    private static Integer pos = 0;

    public static String getServer() {
        //获取今日值班名单
        Set<String> keySet = ServerMap.servers.keySet();
        ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>();
        keyList.addAll(keySet);
        //有些人 活太少 可能会不高兴 还是排号来吧
        String server = null;
        synchronized (pos) {
            if (pos >= keySet.size())
                pos = 0;
            server = keyList.get(pos);
            pos++;
        }
        // 程序员小明获取了一个smallBird
        return server;
    }
}

这时候大茶壶急急忙忙的赶到老鸨身边,哎,别嗑了,韦爷点名要书寓,赶紧给安排安排,老鸨一想常客啊,不行,我得好好编排一下,省的老被打扰。

/**
 * 源地址哈希
 * 创建时间    2017年9月16日
 */
public class Hash {
    public static String getServer()      
    {      
        //获取今日值班名单
        Set<String> keySet = ServerMap.servers.keySet();      
        ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>();      
        keyList.addAll(keySet);  
        //韦爷 悠哉的进来的 点名要书寓
        String remoteGuest = "韦爷";      
        //老鸨给韦爷 设置固定编号
        int hashCode = remoteGuest.hashCode();
        int serverListSize = keyList.size();
        int serverPos = hashCode % serverListSize;
        //韦爷获取到了指定服务
        return keyList.get(serverPos);      
    }      
}

读到最后,小伙伴们可能要问了,那个Map中的Value并没有起作用啊,让老鸨吃了么?其实,只是感觉用在这里不妥而已,有些事,你懂我懂大家都懂。

具体到生产架构中,应该是这个样子的

/**
 * 服务器负载均衡集群组 
 * 创建时间 2017年9月16日
 */
public class ServerMap {
    // Key代表服务器,Value代表该服务的权重
    public static Map<String, Integer> servers = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
    static {
        //这里有四个服务 权重分别是1234
        servers.put("1核1G-服务器", 1);
        servers.put("2核2G-服务器", 2);
        servers.put("3核3G-服务器", 3);
        servers.put("4核4G-服务器", 4);
    }
}

能者多劳,权重视服务器的性能而定,下面的算法,服务器4每次有百分之四十的几率被获取到。

/**
 * 加权轮询
 * 创建时间    2017年9月16日
 */
public class WeightRoundRobin {
    private static Integer pos = 0;   

    public static String getServer()   
    {   
        //取得服务器List   
        Set<String> keySet = ServerMap.servers.keySet();   
        Iterator<String> iterator = keySet.iterator();   
        //计算权重总数 累加 比如 4核4G-服务器  权重为4 上述10个服务器中存在4个4核4G-服务器服务  增加随机或者轮询几率
        List<String> serverList = new ArrayList<String>();   
        while (iterator.hasNext())   
        {   
            String server = iterator.next();   
            int weight = ServerMap.servers.get(server);   
            for (int i = 0; i < weight; i++)   
                serverList.add(server);   
        }   

        String server = null;   
        synchronized (pos)   
        {   
            if (pos >= keySet.size())   
                pos = 0;   
            server = serverList.get(pos);   
            pos ++;   
        }   

        return server;   
    }  
}

说了这么多,以上只是几种简单的负载均衡算法,在 记一次JavaWeb网站技术架构总结 中有提到十种负载均衡策略以及其优缺点,有兴趣的同学可以一看。

会话机制

各位看官莫急,要想弄明白故障转移是怎么回事,必须要弄明白客户端-服务端的会话认证机制。

由于HTTP协议本身是无状态的,这与HTTP协议本来的目的是相符的,那么小马哥是怎么知道那些用户买了那些东西的呢?

以Tomcat为例,大家都知道session是在服务器端创建并存储到容器的JVM内存中的,浏览器初次访问服务器会生成一个叫JSESSIONID的cookie,浏览器的每次请求都会附带这个cookie,服务端通过JSESSIONID会找到内存中对应的状态信息。

程序员小明,打开TT猫,输入自己的账号密码,附带cookie信息请求到了后台,TT猫后台校验成功以后,会把用户信息保存到JSESSIONID对应的内存中,这样小明和TT猫就可以无障碍的深入交流了。

这个过程也可以用以下示意图来描述:

如果你觉得会话机制如此简单,那可就有点高看小编了,篇幅有限,对会话机制感兴趣的同学只能自行查阅资料了。

故障转移

老鸨之所以能快速安抚骚年使其顺利度过这缠绵之夜,有没有感受到老鸨强大的人工智能气息?

其实我们的负载均衡器Nginx,也是做的相当智能的,如果后端节点服务器宕掉的话,Nginx通过自带的模块可以把这台坏掉的服务踢出upstream负载集群组,然后自动切换到健康节点来提供访问。

有过开发经验的小伙伴,都知道服务分有状态和无状态。

  • 无状态服务(Stateless Service):游客浏览商品、搜索商品等等这种不需要鉴权的操作。
  • 有状态服务(Stateful Service): 添加购物车,下单,支付等等需要用户认证的操作。

对于这种无状态的服务请求,不管集群组使用任何负载均衡算法(随机、轮询、hash),只要有一个存活,小马哥的TT猫就可以提供正常服务。

但是对于支付这种需要用户认证的操作,不得不说,我们要选择合适的负载均衡算法。

服务独自存储用户状态

  • 随机、轮询算法,小明可能一辈子都无法登陆TT猫
  • hash算法,单一服务宕掉的话会导致用户状态丢失

服务统一存储用户状态

架构设计之Spring-Session分布式集群会话管理

总结

秋名山上行人稀,常有框架较高低,如今原理依旧在,不见当年老框架。

底层原理可能你这辈子都不过时,解决问题的能力永远都不过时,积极向上的求知欲永远是你的强大后盾。

既定目标,做个有追求的程序员,如果你连算法数据结构都能搞得明白,网络传输都可以手到擒来,怎学不会简单的API调用?

塞内加在《论生命之短暂》中说过“如果一个人出海遇到狂风暴雨,被变换肆虐的风吹得团团转,你可能会觉得他航行了很远。其实航行得并不远,只是浮沉动荡的时间长而已”,没错如今的知识就像出海时遇到的狂风暴雨,我们只是被吹的原地团团转而已,并没有在知识的海洋航行很远。

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