如何设计一个配置中心的后端架构

配置中心能够让 App 具有更好的动态性，通过在远程下发配置来动态改变 App 的行为。假如现在需要设计这么一套系统，该如何去考虑呢，以下是我的一些分析过程。

对「配置中心」这个需求进行分解就是：第一时间把配置发送给客户端。因此我们先来构想一个最简单的场景：

客户端和服务端保持一个长链，当在后台操作配置时，会把这个配置以 K/V 形式存储，然后通知 Procesor，后者拿到 K/V 之后把它推给客户端，整个过程就完成了。这是最原始的形态，接下来会在这个基础上进行演化。

配置更新时，客户端处于离线状态怎么办

长链只能保证(尽量)客户端在线时能第一时间拿到配置中心的值，处于离线状态（比如没有打开 App）时就无能为力了，因此需要想办法到用户下一次打开 App 时可以拿到最新的值，这个简单处理就是在保存 K/V 时，额外存一个 flag 字段，用来表示这个 K/V 是否已经成功发送给客户端。

多份配置的处理

通常 K/V 对不止一份，那么多份配置，也就是多个 K/V 对，又会带来哪些变化呢。

这时就有三个问题需要我们考虑：存储、流量和同步策略。

存储

一个设备的 K/V 对通常不会超过 100 项，每对 Size 不超过 1K，也就是一台设备对应的大小上限为 100K 左右，假如设备数为 100 万，就需要 100G 的磁盘空间。这个量还是有点大的，可以优化下。考虑到一些配置项会在多个设备共存，可以把这些配置单独存储，然后把 hash 值作为 Value。假设 Key 的 size 为 30 字节，Value 为 10 字节，这样就只需 40M 的 K/V 存储空间。因此由于存储上的限制，我们的设计也要做一下调整:

但这样还是有问题，Value 的组合会很多：

比如原来 K1 的 Value 为 V1，更新之后变成了 V2，那么需要新建一组 Value，然后将其中的 V1 变为 V2，因为不知道之前的那一组 Value 是否还有其他设备在引用，这样就会逐渐累积下去，要降低这种累积的话，还要设计清除算法，复杂度就上来。

不妨参考一下 Go 语言里 Slice 的设计，Slice 内部使用了一个数组，但可以指定使用该数组的哪一部分，其实就是索引。

这样某个 Key 如果有新的 Value 了，只需在对应的 Key 后面 append 即可。此时需要同步更新设备的索引，这块可能花一点时间，如果数据都在内存的话其实也还好（由于只是存索引，因此这些数据量内存 hold 得住），持久化可以异步进行。

流量

上面已经说过，单个设备的量可以达到 100K，如果每次配置有更新就发送 100K 的数据对到达率会有一定影响，尤其在设备网络情况不佳的情况下。因此这里的目标是如何减少数据传输量，同时尽量避免提升复杂度。

对数据进行压缩

这是比较简单同时效果也不错的方法，这里需要考虑的几个点是压缩比和压缩/解压缩速率以及资源消耗。参考这篇文章，可以发现 lz4 在压缩/解压缩时间上非常有优势，同时资源占用也很少，就是压缩比不太高。而 lzma 则有更高的压缩比，因此可以参考不同的场景来选择合适的压缩方案。

这还会有一个问题，如果每次请求都进行压缩，效率就太低了，因此需要缓存，缓存的 Key 其实就是 Config Indexes 的哈希(hash('1,2;2,0'))。这样就需要对所有的 Config Index 存一份哈希值，然后根据这个哈希值去找对应的压缩后的文件。

需要考虑下缓存命中率，如果设备之间很难利用缓存，意义就不大。初步估计一下，这块问题应该不大，除非每个设备都有一份独特的配置。

还有一种常见的减少流量方案，就是使用 Diff。

使用 Diff

Diff 的话一种处理方式是把 K/V 的索引放到客户端，然后比对两个索引的 Diff，再把真正的 Value Diff 下发到客户端进行合并。这样就会有一个问题，客户端需要上报它当前的配置中心的索引值，这就涉及到上报时机，有两种方式：

客户端轮询。比较低效，也无法保证实时，但不需要维护长链，实现起来相对简单。
服务端在得知更新后，主动向客户端要当前保存在客户端的 Config Indexes，对比之后再发送 Diff。

对于第 2) 种情况，相比直接推送会多了一轮通信，同时对于两端都会增加一些复杂度(处理 Diff)，但好处是可以最大成都节省数据传输。

多设备

多设备对服务端的挑战比较大，如果设备数比较多，而服务器资源比较有限，可以考虑客户端轮询的方案，不过同样要处理峰值的情况，比如某次促销可能会带来大量的瞬时并发请求。简单的处理可以用令牌桶算法：桶里的令牌数代表服务器当前的承载能力，每次请求进来消耗一个令牌，如果令牌消耗完了，请求直接拒绝，等服务器缓过来了，再往桶里加令牌。

多维度

维度也就是设备的特征，一个设备会有多个特征，比如 iOS 11，v9.3.6 等，同样一个维度也会包含多台设备。

维度的设计使用 Set 会比较合适，因为顺序无关，且将来设备的维度改变后，查找起来也会很快(比如当设备升级了版本，就要把设备从旧版本的维度变为新版本的维度)。所以需要在一个合适的时机去检查设备的维度是否需要更新，同时检查是否需要发送配置，这个时机选择在连接建立完成后异步执行比较合适。

维度更新

假如设备从「维度 1」更新到了「维度 2」，怎么知道需要更新哪些 K/V ？要解决这个问题，可以给维度也建一张表，来保存 Config 信息，Key 为维度名，Value 为 Config Index。

小结

最终的流程和设计如下：

本文主要提供了一种架构设计的思路，从最核心的需求开始，随着场景的变化，来不断完善、调整设计。结合常见的考虑点和适当的数据评估，选择相对简单的方案。在细化的过程中，一些问题就会浮现出来，尽早发现，尽早解决，等到开发甚至上线才发现就麻烦了，这也是架构设计的重要性。

最后，请有限度吐槽图片质量，博主已经很努力了···