一、单机部署架构：基础与适用场景

1.1 单机部署的核心定义

单机部署指将应用程序及其依赖组件（如数据库、缓存、中间件）全部运行在同一台物理或虚拟服务器上。其架构图通常呈现为单节点结构，所有服务通过本地进程通信完成。例如，一个基于Spring Boot的Java应用可能直接连接本地MySQL数据库，使用Redis作为缓存，所有组件共享同一台服务器的CPU、内存和存储资源。

1.2 单机部署的典型架构图示例

graph TD
    A[客户端] --> B[Nginx反向代理]
    B --> C[应用服务器（Tomcat/Spring Boot）]
    C --> D[本地MySQL数据库]
    C --> E[本地Redis缓存]

此架构中，Nginx作为前端负载均衡（实际单节点时仅用于端口转发），应用服务器直接调用本地数据库和缓存，数据流完全在单台服务器内完成。

1.3 单机部署的适用场景

• 开发测试环境：资源成本低，部署快速，适合验证功能逻辑。
• 低流量业务：日均请求量低于1000的小型网站或内部工具。
• 数据敏感场景：如医疗、金融系统，需严格隔离数据时，单机可避免跨节点数据传输风险。

1.4 单机部署的局限性

• 单点故障风险：服务器宕机将导致整个服务不可用。
• 性能瓶颈：CPU、内存、磁盘I/O竞争可能导致响应延迟。
• 扩展困难：垂直扩展（升级硬件）成本高且存在上限。

二、双机部署架构：高可用与扩展性设计

2.1 双机部署的核心逻辑

双机部署通过两台独立服务器（主节点+备节点）实现服务冗余，常见模式包括：

• 主备模式：主节点处理请求，备节点实时同步数据，主节点故障时自动切换。
• 主主模式：两节点同时处理请求，数据双向同步（需解决冲突问题）。

2.2 双机部署的典型架构图示例

graph TD
    A[客户端] --> B[负载均衡器（HAProxy/Nginx）]
    B --> C[主节点（应用+数据库）]
    B --> D[备节点（应用+数据库）]
    C --> E[数据同步通道（MySQL主从复制）]
    D --> E

此架构中，负载均衡器将请求分发至两节点，MySQL通过主从复制保持数据一致，备节点可随时接管服务。

2.3 双机部署的关键技术实现

2.3.1 数据同步机制

• MySQL主从复制：主节点写入Binlog，备节点通过I/O线程拉取并应用。

  -- 主节点配置
  [mysqld]
  server-id=1
  log-bin=mysql-bin
  -- 备节点配置
  [mysqld]
  server-id=2
  relay-log=mysql-relay-bin
  read-only=1

• Redis主从复制：通过SLAVEOF命令建立复制关系，支持全量同步和增量同步。

2.3.2 故障切换策略

• Keepalived+VIP：通过VRRP协议监控主节点状态，故障时自动将虚拟IP（VIP）切换至备节点。

  # Keepalived配置示例
  vrrp_script chk_mysql {
      script "/usr/local/bin/check_mysql.sh"
      interval 2
      weight -20
  }
  vrrp_instance VI_1 {
      interface eth0
      virtual_router_id 51
      priority 100
      advert_int 1
      authentication {
          auth_type PASS
          auth_pass 1111
      }
      track_script {
          chk_mysql
      }
      virtual_ipaddress {
          192.168.1.100/24
      }
  }

• 手动切换：通过脚本或工具（如mysqlrpladmin）触发主备切换，适用于对数据一致性要求极高的场景。

2.4 双机部署的适用场景

• 高可用要求：如电商、支付系统，需保证99.9%以上可用性。
• 流量波动业务：通过负载均衡动态分配请求，避免单节点过载。
• 灾备需求：两节点部署在不同机房或可用区，抵御区域性故障。

三、单机与双机部署的对比与选型建议

3.1 成本对比

维度	单机部署	双机部署
硬件成本	1台服务器（中低配）	2台服务器（中高配）+负载均衡
运维成本	低（单节点监控）	高（需监控双节点同步状态）
扩展成本	需整体升级硬件	可逐步扩展节点

3.2 性能对比

• 单机部署：响应时间受限于单节点资源，QPS（每秒查询量）通常低于500（依赖硬件配置）。
• 双机部署：通过负载均衡可支撑QPS 1000+，且具备水平扩展潜力。

3.3 选型建议

• 优先单机部署：预算有限、业务初期、数据敏感场景。
• 选择双机部署：业务增长期、高可用要求、流量波动大。

四、实践优化建议

4.1 单机部署优化

• 资源隔离：使用Docker容器划分应用、数据库、缓存的CPU/内存资源。

  # docker-compose.yml示例
  version: '3'
  services:
    app:
      image: spring-boot-app
      cpu_shares: 512
      mem_limit: 1g
    db:
      image: mysql:5.7
      cpu_shares: 256
      mem_limit: 512m

• 缓存优化：引入本地缓存（如Caffeine）减少数据库查询。

4.2 双机部署优化

• 同步延迟监控：通过pt-heartbeat工具监控MySQL主从延迟，确保切换时数据一致性。

  pt-heartbeat --user=monitor --password=pass --host=master --update --daemonize

• 自动化切换：结合Ansible或Jenkins实现故障自动检测与切换脚本执行。

五、总结与展望

单机部署与双机部署的选择需综合业务需求、成本预算和技术能力。对于初创企业或内部工具，单机部署可快速验证业务；对于关键业务系统，双机部署是保障高可用的基础。未来，随着容器化（Kubernetes）和Serverless技术的普及，部署架构将向更灵活、弹性的方向发展，但单机与双机模式仍将是中小规模应用的经典选择。