架构与思维:设计容量,到底有多重要 ?

单位每年都会举行运动会,有一个2000m长跑的项目,大约每年报名人员为男选手40人,女选手20人,只有一条橡胶跑道。一次比赛10人齐跑,所以至少需要6场比赛。

2000米的完成时间要求是20分钟,超过20分钟不计数,所以比赛耗时我们计算为20分钟,加上比赛前的动员组织,比赛后的清场,我们假定每场比赛耗时30分钟。

现在我们预估下耗时:

1、60人/10人每场 = 6场,至少需要举行6场

2、总耗时 = 6场 * 0.5h = 3h

所以每年把这个比赛安排在下午3点到6点,是最后一个比赛项目,晚上7点举行颁奖晚会。这个预估容量也算合理。

但是今年比较特别,取消了4000米的长跑,所以2000米报名人员激增50人。时间还是下午3点到6点,

这个就有问题了,最后为了保证晚会的正常进行,一半的人员的比赛时间推迟到另外一周的周末,搞得怨声四起,大骂举办的行政部门不讲武德。

这个是我们单位真实的故事,这就是设计容量,当你的业务场景的容量发生了变化时候,没有预估到他的变化,以及变化可能产生的影响,没有按照这个影响及时的做调整

(比如将比赛时间提前,拉长整个比赛的过程时间,或者增加比赛跑到,同时进行两场比赛),就会造成灾难。

概念

何为设计容量,从技术上说就是运用一些策略对系统容量进行预估的过程。容量设计是架构师必备的技能之一。

他要求我们分析系统设计容量要求,尽可能给出具体数据描述的:数据量、并发量、带宽、注册用户规模、活跃用户规模、在线用户规模、消息长度,图片大小、网盘空间容量,内存CPU容量等。

下面的内容,我们以 并发 为例子,看看看具体的分析过程。

分析过程 理解一些原理

TPS(Transactions Per Second):每秒事务数

QPS(Query Per Second):每秒请求数,QPS其实是衡量吞吐量的一个常用指标,就是说服务器在一秒的时间内处理了多少个请求。

并发数:并发数是指系统同时能处理的请求数量,这个也是反应了系统的负载能力。

峰值QPS计算:

1、原理:每天80%的访问集中在20%的时间里,这20%时间叫做峰值时间

2、公式:( 总PV数 * 80% ) / ( 每天秒数 * 20% ) = 峰值时间每秒请求数(QPS)

PV(Page View):页面访问量,即页面浏览量或点击量,用户每次刷新即被计算一次

UV(Unique Visitor):独立访客,统计1天内访问某站点的用户数(以cookie为依据)

吐吞量:吞吐量是指系统在单位时间内处理请求的数量

响应时间(RT):响应时间是指系统对请求作出响应的时间,一般取平均响应时间 

QPS(每秒查询数)、TPS(每秒事务数)是吞吐量的常用量化指标,另外还有HPS(每秒HTTP请求数)。

QPS(TPS)、并发数、响应时间它们三者之间的关系是:

1、QPS(TPS)= 并发数 / 平均响应时间

2、并发数 = QPS * 平均响应时间 

系统容量评估时机

主要在三种业务场景下需要及时考虑对系统容量进行评估。

1、临时的流量变化:比如 618、双11,新年大促搞活动等场景,预估我们的流量会大涨,甚至到原来的数倍。这时候要做好应对的措施。

2、初始系统容量评估:假设我们开发了某个系统,这个系统初始上线,我们预估他的容量和负载会是多少。

3、容量基数的变化:比如某个系统,他的功能模块越来越多,数据流量越来越大,日活指数越来越高,迎来了第二波的增长曲线。我们原来定好的系统容量渐渐的不满足我们的需求,这时候我们也要重新评估和扩容。

我们系统容量评估包括数据量、并发量、带宽、CPU、MEMORY、DISK等。以并发量为案例,我们来说明系统容量评估的方法和步骤。

评估的步骤  1、分析日总访问量

分析可能的日访问量,一般系统系统都会提供比较真实的访问量数值,基于此,我们需要评估一个活动的访问量;如果是一个新上线的系统,我们也要评估可能的PV、UV值。

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