百万QPS架构设计：从垂直扩展到水平分片

百万QPS架构设计：从垂直扩展到水平分片

🏗️ 垂直扩展的物理极限

单机性能天花板

// 垂直扩展典型配置 vs 实际收益递减曲线
public class VerticalScalingLimit {
   
    // 128核CPU + 512GB内存
    // 吞吐量峰值: 8万QPS (JVM GC停顿成为瓶颈)
    
    // 性能衰减公式
    double scalability = 1 / (1 + (n/α)^β)  // α=核心数上限, β=资源竞争系数
}

典型瓶颈分析

组件	瓶颈表现	突破方案
数据库	连接池溢出	读写分离+连接复用
缓存	内存碎片化	分布式缓存+冷热分离
服务实例	CPU Throttling	协程调度+JIT优化

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✂️ 水平分片的十二种剑法

分片策略对比

// 一致性哈希分片算法实现
public class ConsistentHash {
   
    private SortedMap<Integer, Node> ring = new TreeMap<>();
    
    public void addNode(Node node) {
   
        IntStream.range(0, VIRTUAL_NODES)
                 .forEach(i -> ring.put(hash(node.ip + "#" + i), node));
    }
    
    public Node getShard(String key) {
   
        int hash = hash(key);
        SortedMap<Integer, Node> tailMap = ring.tailMap(hash);
        return tailMap.isEmpty() ? ring.firstEntry