Back-of-the-envelope 封底计算– 系统设计04

序言

Back-of-the-envelope 又称为封底计算，是用简单估算来计算复杂问题的近似值的方法。这边也复习一下，分散式系统由透过网路连接的运算节点组成。这些节点可以是各种类型的伺服器，例如网页伺服器、应用程式伺服器和储存伺服器。

在设计分散式系统时，了解每个节点可以处理的请求数量非常重要。同时我们也可以确定所需的节点数量以及流量，因此我们会使用Back-of-the-envelope 来去计算我们的粗估值，最终来设计我们所需的系统。

Back-of-the-envelope

在现实中，分散式系统由透过网路连接的运算节点组成，市面上的软体系统，也存在各式各样的运算节点，并且用许多不同的方式连接。 Back-of-the-envelope 可以帮助我们忽略系统的细节，专注于更重要的方面，如同前一篇文章提到的抽象概念。

以下是Back-of-the-envelope 的范例：

• 伺服器可以接受TCP 连接同时连结的数量。
• 网页、资料库或快取伺服器每秒可以处理的请求数量(RPS)。
• 服务的储存需求。

在上述这些情况中，如果计算出不合理的数字，可能会导致软体设计缺陷。因此在设计系统时，我们必须要使用Back-of-the-envelope 去做粗估，再去优化以及扩展我们的系统。

资料中心伺服器类型

资料中心并非只拥有一种类型的伺服器，企业解决方案使用商用硬体来降低成本，并且找出解法，来开发可扩展的系统，以下是资料中心内常用于处理不同工作负载（Workload）的伺服器类型：

网页伺服器（Web Server）

为了可扩展性，网页伺服器会与应用程式伺服器分开。网页伺服器是负载平衡器（Work Balancer）之后的第一个节点。网页伺服器也是处理用户端（Client Side）的API 呼叫的伺服器，通常内存以及储存资源根据需求会有不同。当然，通常内存、储存容量越大，伺服器就会有更良好的资源去做处理。例如：Meta 使用了32GB RAM 以及500GB 容量的伺服器，来满足大量的计算。

应用程式伺服器（Application Server）

应用程式伺服器用来处理，应用程式以及商业逻辑。不过网页伺服器以及应用程式伺服器通常不好区别，以下是他们两者之间的差异。应用程式伺服器提供动态的内容，网页伺服器则主要向用户端浏览器提供静态的内容。

储存伺服器（Storage Server）

随着网路越来越发达，任何网路服务也会因为流量与规模，需要储存的资料量也有爆炸式的增长，因此我们需要储存伺服器（可以理解成专门的资料库伺服器），来处理庞大的资料量。我们也需要根据不同的资料类型来去选择适当的资料库，例如： Youtube 使用以下的资料库：

• 使用Blob storage 来储存经过编译处理的影片资料。
• 使用Bigtable 来专门储存大量的影片缩图。
• 使用RDBMS 来储存使用者以及影片的资料，例如：评论、点赞资料。
• 使用SQL & NoSQL 来储存各种类型资料，用来做资料分析。

常见标准

系统服务的设计、规划、实作需要投入大量金钱、时间、人力。如果我们不清楚机器可以处理的工作负载类型，就很难进行更近一步的设计。延迟是一个非常重要的东西，来让我们可以判断哪些机器适合哪些工作负载，以下是从 Github 找到的资源，并且做成表格提供读者做参考。

延迟