01 高并发

1.1 简介

高并发（High Concurrency）是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。 高并发相关常用的一些指标有响应时间（Response Time），吞吐量（Throughput），每秒查询率QPS（Query Per Second），并发用户数等。

• 响应时间：系统对请求做出响应的时间。例如系统处理一个HTTP请求需要200ms，这个200ms就是系统的响应时间。
• 吞吐量：单位时间内处理的请求数量。
• QPS：每秒响应请求数。在互联网领域，这个指标和吞吐量区分的没有这么明显。
• 并发用户数：同时承载正常使用系统功能的用户数量。例如一个即时通讯系统，同时在线量一定程度上代表了系统的并发用户数。

1.2 如何提高并发能力

（1）垂直扩展（Scale Up）

• 增强单机硬件性能（优先）：例如：增加CPU核数如32核，升级更好的网卡如万兆，升级更好的硬盘如SSD，扩充硬盘容量如2T，扩充系统内存如128G。
• 提升单机架构性能：例如：使用Cache来减少IO次数，使用异步来增加单服务吞吐量，使用无锁数据结构来减少响应时间。
• 总结：管是提升单机硬件性能，还是提升单机架构性能，都有一个致命的不足：单机性能总是有极限的。所以互联网分布式架构设计高并发终极解决方案还是水平扩展。

（2）水平扩展（Scale Out）

只要增加服务器数量，就能线性扩充系统性能。水平扩展对系统架构设计是有要求的，难点在于：如何在架构各层进行可水平扩展的设计。

02 高性能

2.1 简介

• 简单的说，高性能（High Performance）就是指程序处理速度快，所占内存少，cpu占用率低。
• 高并发和高性能是紧密相关的，提高应用的性能，是肯定可以提高系统的并发能力的。
• 应用性能优化的时候，对于计算密集型和IO密集型还是有很大差别，需要分开来考虑。
• 增加服务器资源（CPU、内存、服务器数量），绝大部分时候是可以提高应用的并发能力和性能 （前提是应用能够支持多任务并行计算，多服务器分布式计算才行），但也是要避免其中的一些问题，才可以更好的更有效率的利用服务器资源。

2.2 提高性能的注意事项

• 避免因为IO阻塞让CPU闲置，导致CPU的浪费。
• 避免多线程间增加锁来保证同步，导致并行系统串行化。
• 免创建、销毁、维护太多进程、线程，导致操作系统浪费资源在调度上。
• 避免分布式系统中多服务器的关联，比如：依赖同一个mysql，程序逻辑中使用分布式锁，导致瓶颈在mysql，分布式又变成串行化运算。

03 高可用

3.1 简介

高可用性（High Availability）通常来描述一个系统经过专门的设计，从而减少停工时间，而保持其服务的高度可用性(一直都能用)。

3.2 高可用注意事项

• 避免单点：使用单个服务器，一旦该服务器意外宕机，将导致服务不可用
• 使用“集群”，一台服务器挂了，还有其他后备服务器能够顶上

比如现在redis的高可用的集群方案有： Redis单副本，Redis多副本（主从），Redis Sentinel（哨兵），Redis Cluster，Redis自研。