服务端(全面解析服务端的作用和技术原理)

本篇将对服务端进行一个概要介绍，内容包括为什么需要服务端？用户端与服务端如何交互？服务端架构是怎样的？阅读完本篇之后，你或许能更深入的理解用户端与服务端的关系。关于服务端的更多细节，后续会通过连载的方式详细讲解。

为什么需要服务端？

一个手机App，在没有网络的情况下，仍然可以在手机上运行，并且可以使用部分功能，那是因为这些功能只使用了手机本地提供的能力。如果需要查看最新发布的新闻、购.买一个商品、电影票选座等，就必须通过网络与服务端交互。

当然，有少量的App提供的所有功能都不需要联网，不需要与服务端交互，就可以正常使用，就像以前电脑上的单机游戏一样。这样的App并不在本系列文章的讨论范围。本系列文章要讨论的是购物App、社交App、视频App这些强依赖网络和服务端才能正常使用的App。

现在，我们知道了，一个手机App的所有能力，要么是手机本地提供的，要么是服务端提供的。作为移动互联网时代的App，必须有配套的服务端系统，才能正常使用，否则就是一个“单机游戏”，提供不了太多的功能。

如何与服务端交互？

当一个新闻App需要获取最新的新闻时，一般会使用HTTP协议，向服务端发起请求，服务端会根据请求信息找到对应的数据返回给用户端App。对于交互协议，现在更多的会使用HTTPS协议，以保证通信的安全性，特别是购物交易类的App。

由于移动端设备所处网络环境一直在变化，网络环境复杂，网络质量不稳定，为了给用户提供更好的体验，有些公.司也会基于TCP自研应用层协议，或直接使用基于UDP的QUIC协议。

协议层面的优化虽然能够带来一些效果，但为了追求更好的体验，不少企业还会在用户端设备到服务端这段物理路径上做优化。这段物理路径，一方面因为物理距离较远，另一方面因为共享的公网，会导致网络质量较低。

关于物理距离较远的解决思路，就是将服务端的物理位置放置在距离用户更近的地方，这类解决方案最成熟的就是CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）了。CDN可以将服务端的各类静态资源，如图片、JS、CSS等分发到全国各地，甚至全球各地的CDN节点上，当用户请求这些资源时，就可以从最近的一个CDN节点获取，大大提高响应速度。

关于公网质量较低的解决思路，就是将一段公网路径切换到高质量的专有线路上，这种解决方案较为成熟的就是DCDN（动态CDN）。使用DCDN后，用户端发出的请求，就近进入某个CDN节点，然后在CDN内部的高质量专有网络上找到最优的路径，将请求转发到服务端，响应数据仍然通过CDN专有网络返回。

上述关于物理距离较远的解决思路，解决的主要是静态资源的访问质量问题，对于动态资源请求也有类似思路的解决方案。动态请求之所以是动态请求，是因为响应请求需要在服务端做计算，这就需要执行服务端的代码，所以优化思路就是将这些代码部署在CDN边缘节点，直接对用户的动态请求进行响应，这就是当下热门的“边缘计算”。

用户端与服务端的交互模式和优化方法远不止上述描述的这些，我将在后续的文章中进一步讲解。

服务端架构是怎样的？

用户端是一个独立的应用，所有的功能都在一个进程内部运行（桌面客户端应用也有多进程架构）。而服务端是一个通过网络连接的分布式架构，服务端的能力被划分为多套系统，系统间通过网络协同，作为一个整体面向用户端提供服务。这套服务端的分布式架构，就是本系列文章的主要讲述的对象。接下来，我们先对这套分布式架构做一个粗粒度的划分，让你有一个整体的认识，后续文章我会详细介绍每个部分的细节。

我们可以将服务端架构分为以下4个部分：

接入层：用户端到运行业务服务的节点之间所有的组件服务，都可以划归到接入层。常见的接入层组件服务包括：DNS、GSLB、CDN、L4LB、L7LB、WAF、DDOS防护、边缘计算服务、全球就近接入网络、网络防火墙、双向通信服务（如MQTT、WebSocket等）、NAT网关等。
服务层：大型互联网平.台的服务层，主要是微服务体系。常见的服务层组件包括：微服务网关、熔断限流平.台、服务注册中心、服务配置中心、服务治理中心、服务间通信框架、分布式事务、分布式任务、服务网格等。
PaaS层：基础平.台即服务，各类中间件、数据库都可以划归到这个部分。常见的PaaS组件包括：消息中间件（如Kafka、RocketMQ、Pulsar等）、键值数据库（Redis以及Tair等KV存储服务）、传统单机关系型数据库（MySQL、MariaDB、PostgreSQL）、分布式关系型数据库（OceanBase、TiDB、cockroachDB等）等等。
IaaS层：基础设施即服务，主要包括计算、存储、网络等基础服务。常见的IaaS组件包括：KVM、Xen、Containerd、Kata Container、Kubernetes、分布式块存储服务、分布式文件系统、对象存储系统，当然也包括物理服务器、网络设备等。

除了上诉的4个部分，还包括旁路的CI/CD系统、可观测系统、可靠性保障系统、安全系统、大数据平.台、云原始体系、自动化系统等等。非旁路的部分还包括机器学xi平.台、多媒体服务等。这类系统中的一部分，我会在此头条号的其它合集中呈现，敬请期待。