封筒の裏の計算 – システム設計 04

序文

バック・オブ・ザ・エンベロープは、バック・オブ・ザ・エンベロープ計算とも呼ばれ、単純な推定値を使用して複雑な問題の近似値を計算する方法です。ここでも分散システムを復習しましょう。ネットワークを介して接続されたコンピューティング ノードで構成されます。これらのノードには、Web サーバー、アプリケーション サーバー、ストレージ サーバーなど、さまざまなタイプのサーバーを使用できます。

分散システムを設計するときは、各ノードが処理できるリクエストの数を理解することが重要です。同時に、必要なノード数やトラフィック数も把握できるので、Back-of-the-envelope を使用して概算を計算し、最終的に必要なシステムを設計します。

封筒の裏

実際には、分散システムはネットワークを介して接続された計算ノードで構成されており、市場のソフトウェア システムにもさまざまな計算ノードがあり、それらはさまざまな方法で接続されています。封筒の裏側は、システムの詳細を無視して、前の記事で述べた抽象的な概念など、より重要な側面に焦点を当てるのに役立ちます。

以下は封筒の裏側の例です。

• サーバーが受け入れることができる同時 TCP 接続の数。
• Web ページ、データベース、またはキャッシュ サーバーが処理できる 1 秒あたりのリクエスト (RPS) の数。
• サービスのストレージのニーズ。

このような場合、不当な数値が計算されると、ソフトウェア設計上の欠陥が生じる可能性があります。したがって、システムを設計する際には、封筒の裏を使って大まかな見積もりを作成し、システムの最適化と拡張を行う必要があります。

データセンターサーバーの種類

データ センターには 1 種類のサーバーしか存在しません。エンタープライズ ソリューションでは、コストを削減し、スケーラブルなシステムを開発するためのソリューションを見つけるために、さまざまなワークロード (ワークロード) サーバー タイプを処理するために、次のものが一般的に使用されます。

ウェブサーバー

スケーラビリティを確保するために、Web サーバーはアプリケーション サーバーから分離されています。 Web サーバーは、ロード バランサー (ワーク バランサー) の後の最初のノードです。 Web サーバーは、クライアント側からの API 呼び出しを処理するサーバーでもあります。通常、メモリとストレージのリソースはニーズに応じて異なります。もちろん、通常はメモリとストレージの容量が大きいほど、サーバーが処理に使用できるリソースが向上します。例: Meta は、大量の計算に対応するために、32 GB RAM と 500 GB の容量を備えたサーバーを使用しています。

アプリケーション・サーバー

アプリケーション サーバーは、アプリケーションおよびビジネス ロジックを処理するために使用されます。ただし、通常、Web サーバーとアプリケーション サーバーを区別するのは困難です。次のような違いがあります。アプリケーション サーバーは動的コンテンツを提供しますが、Web サーバーは主に静的コンテンツをクライアント ブラウザーに提供します。

ストレージサーバー

インターネットがますます発展するにつれて、ネットワーク サービスで保存する必要があるデータの量も、トラフィックと規模により爆発的に増加します。そのため、処理するストレージ サーバー (専用のデータベース サーバーとして理解できます) が必要になります。膨大な量のデータ。さまざまなデータ型に基づいて適切なデータベースを選択する必要もあります。例: Youtube は次のデータベースを使用します。

• Blob Storage を使用して、コンパイルされたビデオ データを保存します。
• Bigtable は、大量のビデオ サムネイルを保存する場合に特に使用します。
• RDBMS を使用して、コメントやいいねのデータなどのユーザー データとビデオ データを保存します。
• SQL と NoSQL を使用して、データ分析用にさまざまな種類のデータを保存します。

共通規格

システムサービスの設計、計画、実装には、多額の資金、時間、人的資源が必要です。マシンが処理できるワークロードの種類が分からない場合、それ以上の設計を行うことは困難です。レイテンシーは、どのマシンがどのワークロードに適しているかを判断できる非常に重要なものです。以下はその内容です。 Github で見つかったリソース、読者の参考のために表にしました。

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