分布式 - 单元化技术架构
本节主要介绍分布式单元化技术架构的内容。
参考资料
行业常见分布式架构
行业常见的分布式架构主要包含，单活架构、双活架构和冷备架构。从容灾能力角度来看，双活架构和冷备架构均能做到应用级跨机房容灾，但是数据库因为使用了异步复制的技术，无法做到机房级RPO=0的容灾。再看灰度发布的能力，冷备架构和双活架构都只能做到机房级灰度发布，无法做到更细粒度的灰度发布。
蚂蚁单元化架构介绍
在介绍完行业常见的分布式架构后，我们来看一下蚂蚁的分布式架构发展历程，和单元化架构的详细介绍。
这是蚂蚁分布式架构发展历程。蚂蚁也经历了单活、同城双活、两地三中心，三个阶段。其中两地三中心是同城双活加一个冷备。随着蚂蚁业务和业务量复杂度的越来越高，业务对于基础架构的要求也越来越高，即扩展能力、容灾能力、灰度能力要求越来越高。最终蚂蚁发展到了单元化架构，将主要业务拆分单元即分片，装入不同的逻辑单元内，每个分片的数据库实现三地五中心部署即三地五中心的单元化架构。
首先我们来看一下蚂蚁单元化架构的整体架构设计，整体架构包含RZone、GZone和CZone。其中GZone部署的是无法拆分的数据和业务，GZone的数据和业务被RZone依赖，GZone全局只部署一份，而RZone部署的是可拆分的业务和对应的数据。每个RZone内的数据分片如图所示有五副本，实现三地五中心部署，每个分片内只有一个可写入的主副本，其余副本按照Paxos协议做数据强一致。每个RZone内实现业务单元封闭，独立完成自己的所有业务。而CZone的出现是因为GZone全局只有一份，不同城市的RZone可能依赖GZone服务和数据的时候需要远距离调用，延迟比较大，所以在每个城市部署一个CZone作为GZone的只读副本，为本城市的RZone提供服务。
架构能力
介绍完单元化架构的整体设计之后，我们从容灾、灰度发布、弹性三个方面详细看一下该架构的能力。
首先看容灾能力，容灾能力分为同城容灾和异地容灾，以图中所示为例，RZone1出现故障先看同城容灾能力，我们目标将RZone1切换至同城容灾RZone2。先做数据库分片切换，RZone1对应的分片为分片1，把分片1在RZone2的副本提升为主副本，数据库副本提升完毕后将RZone1的流量切换至RZone2，实现同城容灾RPO=0、RTO<1min。
再看异地容灾，同样以RZone1故障为例。目标切换至RZone3，先做数据库切换，分片1在RZone3的副本切换成主副本，完成后将RZone1的流量切换至RZone3，实现异地容灾，该过程RPO=0、RTO<1min。
弹性容量
接下来我们看弹性。弹性的背景是业务在大促、节假日等流量出现大幅上涨的过程，我们可以短期租借新的城市和新的IDC。如图所示，我们租借城市X的IDCX作为RZoneX，将RZone5的部分流量弹出至RZoneX，对应流量的数据也弹出至RZoneX内。在节假日大促结束之后，将RZoneX内的流量和数据弹回至RZone5，然后回收RzoneX，这样大幅节约了机房成本。
灰度能力
介绍完弹性之后，我们来看灰度能力。如图所示，我们将四个RZone（RZone1、RZone2、RZone3、RZone4）的业务和应用分为A、B组，日常A组和B组各承担50%的应用流量。在应用新版本发布时，我们将A组的流量全部切换至B组，此时在A组上部署新版本，部署完毕后将B组的流量按粒度切换至A组上，切换粒度等于数据分片的粒度。在切换的过程中可以做A组和B组的服务对比，如果发现A组的服务异常，可以快速将流量切换回B组。在A组服务一段时间后无异常发生，最终可以将B组的流量全部切换至A组，把B组的版本更新为新的版本，在整个切换的过程中实现了可灰度、可回滚、可监控。
流量路由
我们再深入到架构内部，来阐释一下架构内关键模块是如何支撑该架构的。
首先我们看流量路由模块。流量路由模块的核心是将用户的uid信息和对应的Zone信息植入到cookie中，供流量路由模块做精准路由。我们以用户uid=68、RZone=RZ03为例来看流量路由模块是如何工作的，首次用户接入时cookie内无zone信息，流量接入模块会随即将该请求发到一个RZone内，如发到RZone1内，RZone1通过zoneClinet会准确计算该请求应发至RZone3，即通过RouteClinet将该请求发送。发送过程中将计算出的uid信息和对应的zone信息植入cookie内转发至RZone3，RZone3完成本次业务请求后将结果返回给用户，其后用户同意session内的其它请求，因为在cookie内已经有了准确的路由信息，会被流量路由模块准确的发至RZone3完成业务请求。
数据可靠性
最后我们看数据是如何实现高可靠的。蚂蚁使用自研的分布式关系数据库OceanBase，每个分片的数据库做5副本部署，部署地域实现三地五中心部署，5副本中有3副本实现强一致，如图所示可以实现同城、IDC容灾和异地容灾。
单元化架构实践场景
介绍完蚂蚁单元化架构的主要概念即关键模块信息之后，我们看一下单元化架构在外部客户实施的一些案例。
第一个案例是一家城商行，它的业务系统、IT系统历史比较长，无法一步跨越到单元化架构，我们为其推荐了大GZone的模式，即把城商行的所有服务和数据不做拆分，直接装入一个GZone内，在GZone的基础上实现同城双活即应用同城双中心部署，数据库同城三中心部署，从而实现同城容灾能力，RPO=0、RTO<1min，但无法实现异地容灾能力，其可灰度能力和弹性能力都无法做到更细力度。
再看第二个区域银行的案例。我们为这家区域银行实现了同城单元化，即将这家区域银行的主要业务拆分成两个逻辑业务单元两个分片，将其装入一个城市的两个IDC内，在另外一个城市建设冷备，其数据库每个分片实现5副本部署，其中4副本在主城市两个中心内部署，1副本部署在了本机房内。该架构实现了同城容灾能力，同时也实现了细粒度的灰度能力和弹性能力，但同样无法实现异地容灾能力。
最后我们看一下蚂蚁网商银行的案例。网商银行实现了异地多活单元化完整的架构，网商银行的主要业务拆分成了4个分片，装入4个RZone内，这4个RZone分别部署在了两个城市内，各承担25%的流量，而数据库实现5副本三个城市部署。其中提供服务的两个地域两个城市部署4副本，远端部署1副本。该架构实现了同城容灾、异地容灾，同时也实现更细粒度的灰度能力和弹性伸缩能力。
