编程也需要有大局观 新鲜出炉的大局观 了解一下

java劝退教程-硬件篇(三)

学习需要有大局观，我觉得正确的方式是从开始就对所学的知识有一个系统级别的认识，对这个知识体系有认识，这样才能知道自己学到哪，离自己的目标还有多远，而不是一上来就开始各种编码啊，设计模式啊，算法啊，结果学了些啥，有什么用，一概不知，产生“我是谁？我在哪？”这样的错觉，这样对学习积极性甚至是对所学知识产生系统的认识是无益的。

本篇文章对于初学者来说可能会有难度，但是没有关系，我们的目的只是了解，现阶段不需要完全理解透彻，当我们慢慢深入学习以后，这些知识会慢慢的掌握，当然，我也会用更容易理解的方法为大家讲解架构的故事，我们开始吧。

为什么系统需要架构这么多东西，一个服务器不够吗？

其实很多初学者都会有这样的一个疑问，这很正常，因为在我们学习的过程中，通常接触到的就是一个电脑，一个服务器，什么都可以往里面装，装完了直接调试，一个hello world 过去能跑通就大功告成，露出会心一笑，掌握一门新技术，深藏功与名。其实在学习和开发过程中，以上这种情况非常正确，但是在实际情况中就不一样了，为啥？再牛的服务器也架不住人多！

我们来看一组测试数据(数据来自网友测试，数据的准确性无关紧要，我们只看问题是怎么出现的)

Transaction Response Time Under Load

1可以看到在达到600用户同时在线的时候，系统响应时间为6秒钟

100人-----响应时间0.8秒 完美

150人-----响应时间1秒 完美

200人-----响应时间1.5秒 响应时间有微小波动 比较完美

250人-----响应时间1.8秒 比较完美（此时是理想情况下最大的并发用户数量）

280人-----开始出现连接丢失问题，连接开始不稳定

300人-----响应时间3秒 响应时间有较大波动峰值为6秒 较差

350人-----响应时间3秒 开始大量出现连接丢失问题 连接很不稳定

400人-----响应时间3.8秒 连接丢失数量达到3000次以上

450人-----响应时间4秒 连接丢失数量达到6000次以上

500人-----响应时间4秒 连接丢失数量达到11000次以上

550人-----响应时间6秒 连接丢失数量达到21000次以上

600人-----响应时间6秒 连接丢失数量达到25000次以上

600人开始系统出现异常情况，因此停止测试。测试数据到此为止。

单台tomcat容器在同时有280人访问的时候就开始出现页面打开延迟，达到600人的时候，你会发现浏览器转啊转啊转，就是不给你看页面，这就是为什么我们在开发中没问题，一上线就出问题的原因，因为用户量是会增长的。

那我们如何应对用户增长带来的问题呢？这就涉及到优化了，优化有多个层面，代码优化，软件优化，系统优化，架构优化。下面我们通过一张图简单的说一下架构的优化

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图里面内容比较多，我们看看几个跟优化有关的地方

网络层 - 负载均衡

初学者经常听到专业名词就会懵，那么我们就用简单的语言介绍下专业的名词。

火车站售票窗口

负载均衡：上图我们看到，在火车站售票窗口通常会同时打开很多个，方便大家购票，这时我们想象一下，如果只留一个窗口会发生什么情况。没有负载均衡的服务器就是一个售票窗口，当大量用户访问的时候，就会十分拥挤，十分卡，甚至告诉你别来买了，没票了。而负载均衡就好像是一个拿着喇叭的执勤大叔，“后面买票的去3号窗口，那边人少”，“5号窗的小姐姐都在打瞌睡了，你们没看见吗？后面排队的去5号窗！”。有了负载均衡，可以将网路请求均匀的分布到各个服务器上（上图的网络层服务器A，服务器B，服务器N就是多个服务器），让多个服务器都能处理用户请求。

展示层 - 静态化页面/页面缓存

我们可以看到架构是有很多层次的，越往下，越消耗时间和服务器资源，所以我们一般将很多不需要访问数据层的请求全部在展示层就返回，速度会提高很多。比如你在一楼，每次来个请求就要你爬7楼去拿个东西，是不是想想就累？你是不是会想，为啥东西不就放一楼，直接拿了就走，这跟展示层的静态缓存一个道理，不用干活，拿了就走，爽不。

业务层和服务层很重要我们写的代码基本上都在这里，但是这个我们以后再说，我们来看看数据层。

数据库 - 内存数据库 关系数据库

大家肯定会很好奇，数据库就数据库，整这么多数据库干嘛？我们来简单介绍一下。

数据库一般都是由第三方的大公司开发的，不需要我们自己开发，而且数据库跟我们上面说的TOMCAT容器一样，也是有同时访问上限的，到了一定的访问量，数据库会说 “查不过来啦，别问我啦” 。这时候会有聪明的同学想到，那就多来几个数据库呗，的确是这样，你们看看数据层-关系型数据库 是不是就是有2个mysql。那么左边的内存数据库又是干啥的？我们看看数据库下面的箭头，里面有一行字“热点数据 / 耗时数据”，其实我们要知道，每次查询一次关系数据库成本是很大的，因为关系数据库在硬盘上面，我们上一篇文章说了，硬盘的读写效率相比内存来说很低，如果内存感觉是在高速，那么硬盘可能就是在堵车。所以我们的目标就是干脆不要去关系数据库查询数据，而是直接去内存查数据，把热点数据 (用户查询最多的数据) 放在内存里面，这样查询起来又不耗硬盘资源，速度还快。

好啦 硬件篇到这里就结束啦，同志们是不是想快点开始学编码了？NO NO NO，在那之前，我们很有必要了解一下操作系统，当我们将知识储备的更充实的时候，才是我们开始学习编码最好的时候。