如何设计高可用性的系统架构?

随着互联网的普及和应用范围的不断扩大,对系统可用性的要求也越来越高。高可用性的系统架构是保证系统稳定运行的重要保障,接下来将介绍如何设计一个高可用性的系统架构。

一、高可用性的概念

高可用性是指系统能够在不间断地提供服务的情况下保持一定的性能水平。系统的可用性是通过下面两个指标来衡量的:

  • 可靠性:指系统在给定时间内能够正常运行的概率。
  • 可恢复性:指系统在遇到故障或者异常情况时,能够快速恢复正常运行的能力。

二、设计高可用性的系统架构

高可用性的设计目标

设计高可用性的系统架构的目标是尽可能地避免单点故障,保证系统在面对故障或者异常情况时能够快速恢复正常运行。同时,还需要考虑系统的扩展性和可维护性。

架构层次

高可用性的系统架构通常由以下几个层次组成:

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从单体应用到微服务架构的转变

随着互联网和移动互联网的发展,越来越多的企业和组织开始使用Web应用程序来处理其业务。这些Web应用程序在刚开始时通常是单体应用程序,也就是所有的功能都集中在一个应用程序中。随着业务的发展和增长,单体应用程序的问题也逐渐暴露出来。单体应用程序的性能和可扩展性都受到了限制,因此许多企业和组织开始将其应用程序转换为微服务架构。

接下来介绍从单体应用程序到微服务架构的转变,包括定义微服务架构、单体应用程序的问题、微服务架构的优点、微服务架构的特点以及如何转换到微服务架构。

定义微服务架构

微服务架构是一种将应用程序分解为一系列小型、相互独立的服务的架构。每个服务都运行在自己的进程中,并使用轻量级通信机制与其他服务进行通信。每个服务都有自己的数据库和文件存储器,可以使用不同的编程语言和技术来实现。

单体应用程序的问题

单体应用程序在刚开始时很容易开发和测试,但随着业务的增长和发展,单体应用程序的问题也逐渐暴露出来。单体应用程序的问题主要包括以下几个方面:

  • 可扩展性:单体应用程序通常是在一个服务器上运行的,随着业务的增长,单体应用程序的性能和可扩展性都受到了限制。
  • 高可用性:单体应用程序通常是单点故障,如果出现故障,整个应用程序将无法使用。
  • 维护性:单体应用程序通常是由一个团队维护的,随着业务的增长,维护难度也逐渐增加。
  • 技术更新:单体应用程序通常是由一种编程语言和技术实现的,如果需要更新技术,整个应用程序都需要重新编写。

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CSRF-Token技术详解

跨站请求伪造(CSRF)攻击是一种常见的网络攻击方式,攻击者利用用户在另一个网站上的登录状态,伪造请求发送给目标网站,从而实现攻击目的。为了防范这种攻击,Web应用程序通常会使用CSRF Token技术。下面我们来详细了解一下CSRF Token的使用方式和原理。

一、什么是CSRF Token?

CSRF Token是一种用于防范CSRF攻击的技术,它通过在每个请求中添加一个随机生成的Token值,来确保请求的合法性。在Web应用程序中,服务器会在每次响应中生成一个随机的Token值,并将其存储在用户的会话中。当用户提交请求时,服务器会将这个Token值添加到请求中,并在接收到请求时进行验证,确保请求的合法性。

二、CSRF Token的使用方式

生成Token值

服务器在每次响应中生成一个随机的Token值,并将其存储在用户的会话中。Token值可以是一个随机字符串、时间戳或其他随机值。

添加Token到表单或请求中

在表单或请求中添加一个隐藏的input元素,用于存储Token值。例如:

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CSRF攻击该怎么处理?

CSRF(Cross-Site Request Forgery)攻击是一种常见的Web安全漏洞,攻击者通过伪造用户的请求,诱导用户在不知情的情况下执行恶意操作,例如修改密码、发表评论等。为了防止CSRF攻击,可以采取以下措施:

1.验证HTTP Referer头

HTTP Referer头是指HTTP请求头中的一个字段,用于指示请求的来源。在Web应用程序中,可以验证HTTP Referer头的值,以确保请求来自于合法的来源。例如,当用户提交表单时,可以验证表单提交的来源是否与当前页面的来源相同。

2.验证CSRF Token

CSRF Token是一种防止CSRF攻击的重要措施,它是一段随机生成的字符串,与用户的会话相关联。在Web应用程序中,当用户访问需要进行敏感操作的页面时,可以生成一个CSRF Token,并将其保存在会话中。在用户提交表单时,应将CSRF Token一并提交,并验证其合法性。如果CSRF Token不合法,则拒绝请求。

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DDOS攻击该怎么处理?

DDOS攻击是一种分布式拒绝服务攻击(Distributed Denial of Service),它是指攻击者通过控制大量计算机或网络设备,向目标服务器或网站发送大量无用的请求,从而使目标服务器或网站过载,无法正常工作。这种攻击方式可以导致网络服务不可用,甚至会导致服务器崩溃。

DDOS攻击有以下几种类型:

  • ICMP洪水攻击:攻击者利用大量的ICMP请求来占用网络带宽,导致目标服务器无法正常工作。
  • SYN攻击:攻击者发送大量的SYN连接请求,导致服务器忙于处理这些请求,无法响应正常的请求。
  • UDP洪水攻击:攻击者发送大量的UDP数据包,占用目标服务器的带宽资源。
  • HTTP洪水攻击:攻击者通过发送大量的HTTP请求,使服务器无法处理正常请求。
  • DNS反射攻击:攻击者利用DNS服务器的特性,向伪造的目标IP地址发送DNS请求,从而导致DNS服务器向目标IP地址回复大量的数据包,造成网络拥堵。

DDOS攻击的危害非常大,它可以导致网站瘫痪,影响用户的正常访问和使用。另外,DDOS攻击还会对企业造成直接经济损失,因为网站的不可用会导致销售额下降,降低品牌形象等。

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常见的网络攻击有哪些?

随着互联网的不断发展和普及,网络攻击的方式也在不断演变和升级,用户应该时刻保持警惕,并采取有效的安全措施来保护自己的网络安全。

常见的网络攻击有如下方式:

  1. DDOS攻击:分布式拒绝服务攻击,是一种利用多个计算机同时向目标服务器发送大量的请求,造成服务器过载,使其无法正常工作的攻击方式。
  2. 木马病毒:指一种可以通过网络传播的恶意程序,可以在受害者计算机上执行各种恶意活动,如窃取用户信息、删除数据、植入后门等。
  3. 勒索软件:一种可以对计算机进行加密,然后向用户勒索赎金的恶意程序。
  4. 网络钓鱼:指通过电子邮件、短信等方式发送伪造的网站链接,诱骗用户点击链接并输入个人信息,从而窃取用户的账号和密码等敏感信息。
  5. 网络欺诈:通过虚假的宣传和欺骗手段,骗取用户的钱财或者敏感信息。
  6. 恶意软件:包括病毒、木马、蠕虫、间谍软件等,可以在用户不知情的情况下植入并执行恶意代码,窃取用户信息、破坏系统等。
  7. SQL注入:一种攻击数据库的方式,通过向网站提交包含SQL代码的恶意输入,从而窃取、修改或者删除数据库中的数据。
  8. 社交工程:一种通过伪装成合法的个人或机构,从而获取用户敏感信息或者进行其他欺骗行为的攻击方式。
  9. 中间人攻击:指黑客通过伪造网络通信过程中的身份验证和密钥交换等过程,从而窃取用户的账号和密码等敏感信息。
  10. 非授权访问:指未经授权的用户通过网络进入受保护的系统或资源,从而获取未经授权的访问权限。
  11. 端口扫描:指黑客通过扫描目标网络中的端口,寻找系统中存在的漏洞,以便进行攻击。
  12. 暴力破解:指黑客通过尝试不同的密码组合,从而猜测用户的账号和密码等敏感信息。
  13. ARP欺骗:一种攻击局域网的方式,黑客伪造自己的MAC地址,欺骗局域网内的设备将数据包发送到黑客的机器上。
  14. DNS欺骗:一种通过伪造DNS响应,将用户请求的网址导向恶意网站的攻击方式。
  15. 无线网络攻击:指黑客通过破解无线网络密码或者窃取无线网络中的数据包等方式,进行攻击。

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Windows查看电池使用情况

当你想知道自己的笔记本电池使用情况的时候,是不是找不到地方可以查看,或者只能借助第三方工具,其实电脑自带了电池管理的命令,如下:

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powercfg /batteryreport /output "C:\battery_report.html"

注意:输出目录可以选在别的位置,有时候C盘根目录可能没权限。

输出结果会保存到battery_report.html文件中

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开源的机器学习框架TensorFlow

TensorFlow是一个开源的机器学习框架,由Google Brain团队开发。它可以用于构建各种类型的机器学习模型,包括神经网络、决策树、支持向量机等。TensorFlow最初是为了支持Google的研究和产品开发而开发的,如Google搜索、Google翻译和语音识别等。

TensorFlow提供了一个灵活的编程模型,可以支持分布式计算和GPU加速等功能。它支持多种编程语言,包括Python、C++、Java、Go等,并提供了一个高级别的API——Keras,以帮助用户更快速地构建和训练模型。TensorFlow还支持多种平台,包括CPU、GPU、TPU等。

TensorFlow的底层实现基于计算图(Computation Graph)的概念,将计算过程表示为一个有向无环图。这个图由一系列节点和边组成,节点表示计算单元,边表示数据流动。在TensorFlow中,用户可以通过定义计算图来描述模型的结构和计算过程,然后通过Session来执行计算图中的操作。

TensorFlow也提供了许多预训练模型和工具,可以帮助用户快速构建和部署机器学习模型。除了在机器学习领域广泛应用之外,TensorFlow也被用于其他领域,如自然语言处理、图像处理、声音处理等。

TensorFlow是一个非常强大的机器学习框架,具有灵活的编程模型和丰富的API和工具,可以支持各种类型的机器学习任务。

TensorFlow的运行过程包括以下几个步骤:

  • 定义计算图:用户可以通过TensorFlow的API定义计算图,包括模型的输入、输出、中间计算过程和损失函数等。
  • 构建计算图:TensorFlow会根据用户定义的计算图构建一个静态图,并将其转化为一个可执行的计算图。这个计算图由一系列的节点和边组成,节点表示计算单元,边表示数据流动。计算图的构建过程可以通过TensorBoard进行可视化。
  • 执行计算图:用户可以通过Session来执行计算图中的操作。Session是TensorFlow的运行时环境,它负责分配资源、执行计算图中的操作、存储和更新变量等。在执行计算图时,用户需要提供输入数据,并指定需要计算的节点或操作。
  • 优化计算图:TensorFlow会对计算图进行优化,以提高计算效率。优化过程包括常量折叠、公共子表达式消除、循环展开、自动并行化等。
  • 更新模型参数:在执行计算图的过程中,TensorFlow会根据损失函数的值来更新模型参数,以使模型的预测结果更接近于真实值。模型参数的更新使用优化器(Optimizer)来实现,包括梯度下降、随机梯度下降、Adam等。

除了计算图,TensorFlow还提供了一些其他的核心概念和技术,如张量(Tensor)、变量(Variable)、操作(Operation)和会话(Session)等。这些概念和技术共同组成了TensorFlow的编程模型,可以帮助用户更方便地构建和训练机器学习模型。

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跨平台的计算机视觉OpenCV

OpenCV是一个跨平台的计算机视觉库,提供了各种图像和视频处理函数和工具,可以用于开发计算机视觉和机器学习应用。OpenCV最初是由英特尔公司开发的,现在已成为开源社区中最流行的计算机视觉库之一。

OpenCV提供了超过2500个优化的算法,涵盖了图像处理、计算机视觉、机器学习、深度学习等多个领域。它支持各种编程语言,包括C++、Python、Java等,可以在Windows、Linux、Mac OS等多个平台上运行。OpenCV还提供了丰富的文档和示例代码,方便用户学习和使用。

OpenCV主要功能包括:

  • 图像处理:包括图像滤波、形态学操作、边缘检测、图像分割等;
  • 计算机视觉:包括特征提取、特征匹配、目标检测、人脸识别等;
  • 机器学习:包括分类、回归、聚类、支持向量机等;
  • 深度学习:包括神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等。

OpenCV还支持各种文件格式,包括图像文件、视频文件、摄像头捕获的数据等。它可以轻松地与其他计算机视觉和机器学习库集成,如TensorFlow、PyTorch、Caffe等。因此,OpenCV是一个强大的工具,用于开发计算机视觉和机器学习应用。

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深度学习框架Caffe

Caffe是一个深度学习框架,最初由伯克利视觉与学习中心(BVLC)开发,并于2014年发布。Caffe的设计目标是速度、可扩展性和模块化,它支持多种类型的神经网络,包括卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)等。Caffe被广泛用于计算机视觉任务,如图像分类、物体检测和语义分割等。Caffe是一个开源项目,它的源代码和文档都可以在GitHub上找到。Caffe的核心是用C++编写的,还提供了Python和MATLAB接口,可以在Linux、Windows和MacOS等多个操作系统上运行。Caffe的另一个特点是它的模型文件格式简单,易于理解和修改,这使得模型的共享和转移变得非常容易。

Caffe的技术原理包括以下几个方面:

  • 数据流图:Caffe使用数据流图来描述神经网络模型。数据流图是一种图形化的表示方法,其中节点表示计算操作,边表示数据流动的方向。Caffe使用数据流图来描述神经网络的结构,以及计算每个节点的输出。
  • 计算图优化:Caffe使用计算图优化技术来加速神经网络的计算。计算图优化是指通过重新组织计算图,减少重复计算和无用计算,以提高神经网络计算效率。Caffe使用计算图优化技术来加速前向传播和反向传播计算。
  • 并行计算:Caffe使用并行计算技术来加速神经网络的训练和推理。Caffe支持使用多个CPU和GPU进行并行计算,以加速神经网络的计算速度。Caffe还支持分布式训练和推理,以实现更快的模型训练和推理速度。
  • 反向传播算法:Caffe使用反向传播算法来计算神经网络中每个节点的梯度。反向传播算法是一种基于链式规则的算法,可以计算神经网络中每个节点的梯度,以实现神经网络的训练。Caffe使用反向传播算法来计算神经网络中每个节点的梯度,并使用梯度下降算法来更新神经网络的参数。
  • 预训练模型:Caffe支持使用预训练模型来加速神经网络的训练。预训练模型是指在大规模数据集上预先训练好的神经网络模型,可以用来初始化新的神经网络模型。Caffe支持使用预训练模型来初始化神经网络模型的参数,以加速神经网络的训练。

Caffe是一个基于数据流图的深度学习框架,它使用计算图优化、并行计算、反向传播算法和预训练模型等技术来加速神经网络的计算,从而实现高效的模型训练和推理。

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