20.LMAX——DDD的极致性能架构

学习视频来源：DDD独家秘籍视频合集 https://space.bilibili.com/24690212/channel/collectiondetail?sid=1940048&ctype=0

历史

LMAX是由Martin Fowler 2011年提出，原文地址： https://martinfowler.com/articles/lmax.html

起源

1. 金融零售平台，要求高性能
2. 达到单线程600万TPS，一个线程一秒钟能处理600万个交易请求
3. LMAX架构名称就是以这个交易平台的名字命名的

架构目标

超高TPS。这里的TPS不是指只把数据读出来，是要有写入操作的，有变更的。

架构要素

1. 聚合常驻内存
在领域驱动设计中，不管以什么方式设计，最后要得到的就是“聚合”。在LMAX中，聚合是一直在内存中存在，不像传统的架构，用的时候把聚合从数据库中加载到内存，修改后保存到数据库 ，内存中的聚合就被回收掉了。
2. 事件溯源
需要高可用写入领域事件，宕机重启后可以从领域事件重建聚合。
3. 单线程异步非阻塞IO（串行，无锁）

外部系统发过来的请求会先写入环形队列Input Disruptor，Business Logic Processor会串行化地从队列中一个一个取出来请求处理，并将结果写入到OutDisruptor中，这个结果就是领域事件。
它没有给客户端直接返回结果，它是完全异步化的过程，客户端发过来请求后不会等待，直接退出。客户端会监听相应的事件，当收到相应的事件，才知道操作是否成功。Disruptor是一个高性能的队列框架，当初就是为了LMAX架构而设计的。

时序对比

传统时序

事件溯源时序

LMAX时序

单线程非阻塞异步IO（reactor）

多线程

- CPU在多线程间切换开销高 (相对于reactor)
- 阻塞
每个请求一线程模式，并发受线程数限制。像传统的tomcat这种方式，一个请求对应一个线程。
- 非阻塞
聚合在内存中只有一个实例，多线程情况下就会出现并发问题，所以就需要对实例加锁，加锁情况下每个聚合实际并发1。

单线程

• 串行执行，无需加锁，一个CPU执行一个线程。CPU不会频繁在用户态和内核态切换。
• 阻塞
  如果用阻塞的方式，并发能力1，性能暴跌，所以只能用非阻塞方式。
• 非阻塞 (超高性能的唯一选择)

事件溯源

为什么要使用事件溯源，主要有两点：

• 只持久化领域事件，带来高性能写
• 确保重启服务器时，可以领域事件中，重建聚合。

高可用方案

聚合放在内存中，如果宕机怎么办呢，所以需要设计高可用方案。
所有的高可用方案都是通过冗余来实现的。main（主机器） 会发出所有的事件，follower(从机器） 会不断的重播这些事件，并重建聚合。如果main和follower之间没有高延迟，二者就可以在短时间内保持一致性。supervisor会监测main和follower， 一旦main出现宕机，就会在follower中选择一个作为新的主机器main，并告诉网关，将请求发到新的主机器上去。

代价

1. 无数据库事务
无先操作后回滚，必须严格前置完成所有校验，才能变更聚合内的状态数据，才能发布领域事件。
2. 运行时外部调用变复杂
因为异步的原因，导致它和外边系统交互很复杂。需要写代码处理异步IO，给编写代码带来负担。需要减少主动外部调用: 监听事件提前组装数据 (数据量小)
显式事件驱动方式
3. 受内存大小限制
因为聚合全部在内存中，如果聚合数量太大就需要用多台服务器去做数据分区，架构更复杂。

总结

优点

1. 极致性能
   全内存化模型设计，更灵活自由，可以大量使用对象和对象之间的引用。不像之前传统设计聚合的时候，是尽量减少聚合和聚合之间的引用。

缺点

1. 异步编程带来的编程难度
2. 高可用架构更复杂。传统的架构，只需要将服务复制很多份，服务是无状态的，它们共享同一个数据库。当我们需要高可用的，只需要多部署几台服务器就可以了，不存在主从切换问题、数据不一致问题。

适用范围

聚合数据量适合内存化，需要极致TPS场景，比如:

1. 某些游戏服务器
   频繁的执行操作，服务端不断的响应。
2. 火车订票