计算机系统结构发展历程及未来展望 一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构（computer Architecture）”的定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出的，其具体描述为“计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性” 。 按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说，低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的，通常所说的计算机体系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的一系列系统元素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有：计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者；数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题，它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成，一种组成也可能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示：硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式：最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织：操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4·指令系统：机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间 6·中断机构：中断类型、中断级别，以及中断响应方式等
1 系统架构演化历程 -- 初始阶段架构 初始阶段的小型系统，其特征表现为应用程序、数据库、文件等所有的资源都部署在一台服务器上，我们通俗称为LAMP架构。 特征： 应用程序、数据库、文件等所有的资源都在一台服务器上。 描述： 通常服务器操作系统使用Linux，应用程序使用PHP开发，然后部署在Apache上，数据库使用MySQL，汇集各种免费开源软件以及一台廉价服务器就可以开始系统的发展之路了。 2 系统架构演化历程 -- 应用服务和数据服务分离
好景不长，发现随着系统访问量的增加，Web应用服务器器的压力在高峰期会上升到比较高，这个时候开始考虑增加一台Web应用服务器提供系统的访问效率。 特征： 应用程序、数据库、文件分别部署在独立的资源上。 描述： 数据量增加，单台服务器性能及存储空间不足，需要将应用和数据分离，并发处理能力和数据存储空间得到了很大改善。 3 系统架构演化历程 -- 使用缓存改善性能标题
特征： 数据库中访问较集中的一小部分数据存储在缓存服务器中，减少数据库的访问次数，降低数据库的访问压力。 描述： 1. 系统访问特点遵循二八定律，即80%的业务访问集中在20%的数据上； 2. 缓存分为本地缓存和远程分布式缓存，本地缓存访问速度更快但缓存数据量有限，同时存在与应用程序争用内存的情况。 4 系统架构演化历程 -- 使用应用服务器集群
在对应用系统做完分库分表工作后，数据库上的压力已经降到比较低了，又开始过着每天看着访问量暴增的幸福生活了，突然有一天，发现系统的访问又开始有变慢的趋势了，这个时候首先查看数据库，压力一切正常，之后查看Web Server，发现Apache阻塞了很多的请求，而应用服务器对每个请求也是比较快的，发现问题是由于请求数太高导致需要排队等待，响应速度变慢。 特征： 多台服务器通过负载均衡同时向外部提供服务，解决单台服务器处理能力和存储空间上限的问题。 描述： 1. 使用集群是系统解决高并发、海量数据问题的常用手段。 2. 通过向集群中追加资源，提升系统的并发处理能力，使得服务器的负载压力不再成为整个系统的瓶颈。 5 系统架构演化历程 -- 数据库读写分离
一线互联网智能推荐系统架构演进 作者：fisherman，时任推荐部门推荐系统负责人，负责推荐部门的架构设计及相关研发工作。Davidxiaozhi，时任推荐部门推荐系统架构师，负责推荐系统的架构设计和系统升级。来自：《决战618：探秘京东技术取胜之道》零，题记在电商领域，推荐的价值在于挖掘用户潜在购买需求，缩短用户到商品的距离，提升用户的购物体验。 京东推荐的演进史是绚丽多彩的。京东的推荐起步于2012年，当时的推荐产品甚至是基于规则匹配做的。整个推荐产品线组合就像一个个松散的原始部落一样，部落与部落之前没有任何工程、算法的交集。2013年，国内大数据时代到来，一方面如果做的事情与大数据不沾边，都显得自己水平不够，另外一方面京东业务在这一年开始飞速发展，所以传统的方式已经跟不上业务的发展了，为此推荐团队专门设计了新的推荐系统。随着业务的快速发展以及移动互联网的到来，多屏（京东App、京东PC商城、M站、微信手Q等）互通，推荐类型从传统的商品推荐，逐步扩展到其他类型的推荐，如活动、分类、优惠券、楼层、入口图、文章、清单、好货等。个性化推荐业务需求比较强烈，基于大数据和个性化推荐算法，实现向不同用户展示不同内容的效果。为此，团队于2015年底再次升级推荐系统。2016年618期间，个
性化推荐大放异彩，特别是团队开创的“智能卖场”，实现了 活动会场的个性化分发，不仅带来GMV的明显提升，也大幅降低了人工成本，大大提高了流量效率和用户体验，从而达到商家和用户双赢，此产品获得了2016年度的集团优秀 产品。为了更好地支撑多种个性化场景推荐业务，推荐系统一直在迭代优化升级，未来将朝着“满屏皆智能推荐”的方向 发展。一、推荐产品用户从产生购买意向，到经历购买决策，直至最后下单的整个过程，在任何一个购物链路上的节点，推荐产品都能在一定程度上帮助用户决策。1.1、推荐产品发展过程推荐产品发展历程主要经历了几个阶段（图1），由简单的关联推荐过程到个性化推荐，逐步过渡到场景智能推荐。从相关、相似的产品推荐过渡到多特征、多维度、用户实时行为、结合用户场景进行的全方位智能推荐。图1 推荐产品发展历程1.2、多屏多类型产品形态多类型主要指推荐类 型覆盖到多种类型，如商品、活动、分类、优惠券、楼层、入口图、文章、清单、好货等。在移动互联时代，多屏场景非常普遍，整合用户在多屏的信息，能使个性化推荐更精准。多屏整合的背后技术是通过前端埋点，用户行为触发埋点事件，通过点击流系统进行多屏的行为信息收集。这些行为数据通过实时流计算平台来计算用户的兴趣偏好，从而根据用户兴趣偏好对推荐结果进行重排序，达到个性化推荐的效果。京东多屏终端如图2所示。图2 京东多屏终端二、推荐系
计算机系统结构发展历程及未来展望一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构（computer A 按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说，低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的，通常所说的计算机体系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的一系列系统元素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有：计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者；数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题，它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成，一种组成也可能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示：硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式：最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织：操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则4·指令系统：机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间 6·中断机构：中断类型、中断级别，以及中断响应方式等 7·输入输出结构：输入输出的连接方式、处理机/存储器与输入输出设备间的数据交换方式、数据交换过程的控制 8·信息保护：信息保护方式、硬件信息保护机制。 根据指令流、数据流进行分类
支付系统技术架构演进
目录 1、概述 (3) 2、支付系统2.0详解 (5) 2.1 交易核心 (6) 2.2 支付核心 (9) 2.3 渠道网关 (11) 2.4 资金核算体系 (12) 3、统一平台业务上下文 (13)
1、概述 在1.0 的支付系统中，我们遇到了诸多问题。痛定思痛，我们决心对支付系统做一次架构升级。那么，怎么去做支付系统的架构升级呢?我们从两个方面来进行架构升级梳理: ?巨大的单体应用必须要拆分，在拆分之前，需要确定业务、系统边界，并对支付业务进行建模。 ?构建完整的资金核算体系，以能够清晰地知晓各类业务的流水、收入、支出等。 ?支付系统 2.0 - 拆分系统边界 拆分单体应用之前，从三个维度对边界进行拆分: ?基于业务，拆分为面向支付业务和面向资金核算两套体系。 ?基于场景，例如依据支付流程等进行拆分。 ?基于技术实现，例如出于对系统的性能等考虑拆分。 我们将支付系统中的核心系统拆分为收银台、交易核心、支付核心、渠道网关、账务系
统、会计系统、清算系统、合规系统等。如图14.4 所示的是核心支付链路流程示意图。 得益于蘑菇街强大的基础平台及中间件系统，比如RPC 服务框架Tesla、数据库中间件Raptor、可靠的消息中间件Corgi、数据库事件变更中间件Pigeon、数据配置推送平台Metabase 及分布式缓存KVStore 等，我们在2015 年第四个季度对支付系统做了整体的服务化拆分，拆分后的架构如图14.5 所示。
下面大致介绍一下各系统的功能: ?面向支付业务，可拆分为收银台、交易核心、支付核心、渠道网关。 ?面向资金核算，可拆分为会计系统、账务系统、清算系统、合规系统。 ?其他基础服务的拆分，比如支付会员服务、支付风控和对账系统等。 2、支付系统2.0详解 以上讲述了支付系统2.0 的整体架构，接下来对各个核心系统的拆分和实现进行具体介绍。
分布式IT架构的演进
一、分布式架构的定义 (3) 二、分布式架构的应用 (4) 三、资源推荐 (5) 四、分布式架构的演进 (5) 五、分布式服务应用面临的问题 (14)
分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。 内聚性：是指每一个数据库分布节点高度自治，有本地的数据库管理系统。 透明性：是指每一个数据库分布节点对用户的应用来说都是透明的，看不出是本地还是远程。在分布式数据系统中，用户感觉不数据是分布的，即用户不须知道关系是否分割，有无副本，数据存在于那个站点以及事物在哪个站点上执行。 简单来说：在一个分布式系统中，一组独立的计算机展现给用户的是一个统一的整体，就好像是一个系统似的。 分布式系统作为一个整体对用户提供服务，而整个系统的内部的协作对用户来说是透明的，用户就像是指使用一个mysql 一样。 如：分布式mysql中间件mycat ,来处理大并发大数据量的构架。
1、分布式文件系统 例如：出名的有Hadoop 的HDFS, 还有google的GFS , 淘宝的TFS 等； 2、分布式缓存系统 例如：memcache , hbase, mongdb 等； 3、分布式数据库 例如：mysql, mariadb, postgreSql 等； 4、分布式webService 5、分布式计算 以分布式mysql数据库中间件mycat 为例： MySQL 在现在电商以及互联网公司的应用非常多，一个是因为他的免费开源，另外一个原因是因为分布式系统的水平可扩展性，随着移动互联网用户的暴增，互联网公司，像淘宝，天猫，唯品会等电商都采用分布式系统应对用户的高并发量以及大数据量的存储。而在Mycat的商业案例中，有对中国移动的账单结算项目中，应用实时处理高峰期每天2亿的数据量，在对物联网的项目中，实现处理高达26亿的数据量，并提供实时查询的接口。 通过对MyCat的学习，加深分布式系统架构的理解，以及分布式相关的技术，分布式一致性ZooKeeper服务, 高可用HAProxy/keepalived等相关应用。 集群与分布式；
系统架构演进过程
高大上的淘宝架构 我们以淘宝架构为例，了解下大型的电商项目的服务端的架构是怎样，如图所示 上面是一些安全体系系统，如数据安全体系、应用安全体系、前端安全体系等。 中间是业务运营服务系统，如会员服务、商品服务、店铺服务、交易服务等。 还有共享业务，如分布式数据层、数据分析服务、配置服务、数据搜索服务等。 最下面呢，是中间件服务，如MQS即队列服务，OCS即缓存服务等。 图中也有一些看不到，例如高可用的一个体现，实现双机房容灾和异地机房单元化部署，为淘宝业务提供稳定、高效和易于维护的基础架构支撑。 这是一个含金量非常高的架构，也是一个非常复杂而庞大的架构。当然这个也不是一天两天演进成这样的，也不是一上来就设计并开发成这样高大上的架构的。
这边就要说一下，小型公司要怎么做呢？对很多创业公司而言，很难在初期就预估到流量十倍、百倍以及千倍以后网站架构会是什么样的一个状况。同时，如果系统初期就设计一个千万级并发的流量架构，很难有公司可以支撑这个成本。 因此，一个大型服务系统都是从小一步一步走过来的，在每个阶段，找到对应该阶段网站架构所面临的问题，然后在不断解决这些问题，在这个过程中整个架构会一直演进。 那我们来一起看一下。 1 单服务器-俗称all in one
从一个小网站说起。一台服务器也就足够了。文件服务器，数据库，还有应用都部署在一台机器，俗称ALL IN ONE。 随着我们用户越来越多，访问越来越大，硬盘，CPU，内存等都开始吃紧，一台服务器已经满足不了。这个时候看一下下一步演进。 2 数据服务与应用服务分离
我们将数据服务和应用服务分离，给应用服务器配置更好的CPU，内存。而给数据服务器配置更好更大的硬盘。 分离之后提高一定的可用性，例如Files Server挂了，我们还是可以操作应用和数据库等。 随着访问qps越来越高，降低接口访问时间，提高服务性能和并发，成为了我们下一个目标，发现有很多业务数据不需要每次都从数据库获取。 3 使用缓存，包括本地缓存，远程缓存，远程分布式缓存