公有云：高性能架构

一、概述

性能是系统的非功能性指标。

狭义上来说，性能是系统运行速度的快慢，衡量处理一个请求或任务需要耗费时间的长短。

从用户的角度说，系统对用户操作的响应时间。

从系统管理的角度来说，系统的可扩展性、并发量等等。

性能的衡量指标有：响应时间、吞吐量（单位时间内能处理多少请求）、并发用户数。其中吞吐量又分为QPS（每秒查询数）、TPS（每秒事务数=并发数/平均响应时间）。

高性能是一个动态概念，需要和业务所处的阶段来衡量。

高性能架构是一种确保系统能够高效、快速响应用户请求的架构。

二、高性能架构实现

1. 基础设施层

计算高性能：软硬一体的虚拟化技术、神龙弹性裸金属服务器。

网络高性能：高规格云服务器提供超25G的带宽，超算集群支持RDMA协议。

云上基础设施：分钟级弹性（带宽负载均衡）、多级缓存（RedisMQ）、高性数据库。

2. 网络层

网络层高性能可以通过多线BGP、CDN、DCDN、智能DNS、全局流量管理来实现。

全站加速 DCDN（简称“DCDN”）提供动静态加速、TCP/UDP四层加速，加速的同时支持边缘大流量DDoS攻击清洗与Web应用防火墙防护，为企业提供优质的企业安全加速能力；还可通过边缘程序将应用和服务快速部署到全球3200+边缘节点上，快速、安全地服务全球用户。

下面来重点分析多线BGP。

（1）协议基础

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种基于链路状态的自治系统内部网关协议，用来计算和选择路由。

自治系统（AS，Autonomous System）就是互联网被分成多个域（domain），每个域内的路由器使用相同的路由选择协议。在AS内使用的协议称为内部网关协议（IGP，Interior Gateway Protocol），如OSPF、IS-IS、RIP；在AS外使用的协议称为外部网关协议（EGP，Exterior Gateway Protocol），如BGP，为域边界路由器提供交换消息的方法。

BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是互联网上一个核心的去中心化自治路由协议，运行在TCP协议之上，使用179端口，属于应用层协议，用于传递路由信息。

MPLS VPN网络，也称为MPLS BGP VPN网络，是由运营商搭建并提供给企业购买的虚拟专用网（Virtual Private Network），以实现用户网络之间的路由传递、数据互通等。MPLS VPN是VPN中的一种（IPSec VPN、SSL VPN）。

（2）BGP机房

通常情况下，IDC机房都与联通、电信、移动等运营商，通过专线互联。

如果IDC机房与不同运营商进行多线路互联，并使用了BGP协议交换路由，则称IDC机房为多线BGP机房。

多线BGP机房大致长成这个样子：

具体来说，网络运营商都有自己的AS号。IDC机房也需要在CNNIC（中国互联网信息中心）或APNIC（亚太网络信息中心）申请IP地址段和AS号，然后通过BGP协议将此段IP地址广播到其它网络运营商的网络中。

使用BGP协议互联后，网络运营商的所有骨干路由设备将会比较到IDC机房IP段的路由，优选更佳的路由，以保证不同网络运营商用户的高速访问。

阿里云和联通、电信、移动等运营商也都进行了专线互联，并使用BGP协议交互路由。

这样，如果你使用的是电信，那么，访问阿里云时，就会走电信专线，访问阿里云。阿里云响应时，也会根据源地址判断你是电信用户，回程也走电信专线。

阿里云多线BGP服务还支持多种网络协议，如TCP、UDP、HTTP、HTTPS等，可以满足不同类型的网络应用需求。

阿里云多线BGP服务支持多种安全机制，如SSL/TLS加密、防火墙、访问控制列表以及监控和报警等。

3. 应用层

应用层可以通过负载均衡、缓存（NginxRedisMemcahe）和消息队列来完成。

阿里云提供了多个消息队列，其全景图为：

云消息队列 RocketMQ 版（原ONS）是阿里云基于 Apache RocketMQ 构建的低延迟、高并发、高可用、高可靠的分布式“消息、事件、流”统一处理平台。RocketMQ 自诞生以来一直服务阿里集团13年，历经多次双十一万亿级数据洪峰稳定性验证。

云消息队列RabbitMQ 版是阿里云消息队列（MQ）团队基于AMQP 0-9-1协议研发的分布式、高吞吐、低延迟、高可扩展的云消息队列服务。

云消息队列Kafka版具有丰富的应用生态，主要包括以下方面：

大数据领域：网站行为分析、日志聚合、应用监控、流式数据处理、在线和离线数据分析等领域。
数据集成：将消息导入MaxCompute、OSS、RDS、Hadoop、HBase等离线数据仓库。
数据处理集成：与StreamCompute、E-MapReduce、Spark、Storm等引擎集成。

4. 数据层

高性能架构可以使用：RDS、OSS和PolarDB-x。

PolarDB 分布式版 (PolarDB for Xscale，简称“PolarDB-X”) 是阿里云自主设计研发的高性能云原生分布式数据库产品，为用户提供高吞吐、大存储、低延时、易扩展和超高可用的云时代数据库服务。

PolarDB 分布式版发展历程

（1）2009年，TDDL（Taobao Distributed Data Layer）首次发布，开创了分布式数据库中间件+开源数据库应用在高并发交易系统的先河。TDDL体现为一个客户端jar包。

（2）2016年，DRDS（Distributed Relational Database Service）第一个付费用户产生。

（3）2019年，产品更名为PolarDB-X，X为Extreme（极致）。

（4）2021年，PolarDB-X升级到2.0版本。

5. 性能测试工具

开源的性能测试工具有JMeter、LoadRunner。阿里云性能测试工具PTS（Performance Testing Service）。

参考资料

https://help.aliyun.com/zh/ecs/user-guide/network-faq#section-hmd-spf-qgbhttps://developer.aliyun.com/article/711413https://help.aliyun.com/zh/apsaramq-for-rocketmq/cloud-message-queue-rocketmq-5-x-series/