产品思维有两个核心关键词：“契约精神”和“洞察人性”。其实高性能设计，也和契约精神是密切相关的。我将其总结为：高性能设计，一切围绕着契约精神。
契约精神是高性能架构设计的“拦路虎”
首先，我们要清楚，高性能设计可以大体拆解为两大步骤：
- 清晰描述、定义性能目标；
- 设计并实现这个目标。
而高性能架构的设计目标，是通过三类指标来具体定义的，分别是：
- 系统响应时间，一般指服务 / 交易处理的时间，也包括网络响应时间；
- 系统吞吐量，一般指系统的每秒交易量，通常需要结合并发量共同描述；
- 系统容量，通常代表系统的可用资源数量，包括硬盘容量、网络带宽等。
但要注意：虽然我们有三类高性能指标，但彼此不能孤立地看待，否则就会出现问题。比如，在定义系统响应时间目标时，如果不与系统吞吐量关联起来，就会变得缺乏实践意义 —— 一旦流量的压力高峰到来，系统往往就不遂人愿了。
对于系统响应时间，我们还有一个更直观的监控指标，叫做 Top 百分数 （Top Percentile），简称 TP。比如， TP 90 = 2s，意思是，90% 的请求的响应时间都在 2s 内；那么 TP 99 = 2s 的意思就是 99% 的请求的响应时间都在 2s 内；我们一般说的 RT = 2s，指的是平均响应时间，可以作为参考，但实际意义可能并不大。
当我们明确了 TP 90 或者 TP 99 这一有关系统响应时间的指标时，一个交付给用户的“契约”就出现了。守好诸多类似的契约，也就是保证了高性能设计。
对于没有经验的程序员或架构师来说，这里其实存在一个隐含的假设，某种意义上，也算是一种侥幸心理：如果该系统在业务流量低峰场景下，满足了响应时间等性能指标，也就意味着，该系统在任何场景下，都能满足这些指标。
描述刚刚签订的高性能“契约”：本系统、组件、服务承诺在任何情况、任何资源、任何压力高峰下，都保证 TP 90 = 2s 。
这个契约就是不明确、不清晰、不具体的。
注意，这里还没有谈架构设计和研发能力，问题就已经出现了。很多时候，我们会被工作中出现的一些实际问题所困扰，其根源往往不在于相关责任人缺乏设计能力，而在于签订的“契约”并不明确。团队不可能实现和保卫一个“空中花园”。
有上限的“契约”才能交付
如果目标不清晰，隐患就埋下了。高性能设计非常看重系统响应时间的一致性，尤其是在不同的服务阶段，并发量和吞吐量发生变化的时候。
对于管理者或架构师而言，理想的契约应该是“保证设计流量内的用户 TP 90 = 2s，超出并发限制的用户，则暂时不在契约承诺的范围内。”。
这就要求我们通过四大步骤去思考所谓高性能架构的设计问题：
- 第一步，当服务器不超过 200 万并发用户时，TP 90 = 2s 。
- 第二步，当连接服务器的并发用户数量超过 200 万，达到 250 万时，保证有 200 万用户的 TP 90 = 2s ，拒绝其他用户的连接请求。
- 第三步，为设计容量外的用户提供服务器排队机制，并附带具体、明确的系统提示。
- 第四步，3 分钟内完成扩容，保证并发用户数量小于等于 250 万时，任何在线用户的 TP 90 = 2s。
其实，这样才构成了一个可以履行的契约：无论流量波动如何，该架构始终支持 200 万用户的 TP 90 = 2s；高峰时期，其他用户会被拒绝访问或进行排队，但系统能在三分钟内完成扩容，支持 250 万并发在线用户，并且保证其中任何一个用户的 TP 90 = 2s 。
在某种程度上，这也是对业务诉求的精确表达，对于业务发展来说至关重要。很多同学设计的架构和契约，压根没有控制上限。他们想当然地认为，流量不可能出现太大的变化或波动。对于用户来说，这无异于一张“空头支票”。
所以说，要做高性能设计，一定要明确目标，并交付给用户；没有清晰的目标，也就没有针对性的设计，怎么能实现高性能的架构呢？
实现高性能架构的关键技术点
落地也不难，有三项工作最为关键，分别是：
- 为架构做好“保护系统”：做好系统的流量控制；
- 使架构具备扩容能力：储备额外的计算资源，提升弹性扩容的速度；
- 提升系统各组件处理能力：识别高并发情境中的资源争抢情况，同时注意保留架构的可扩展性。
保护系统，是为应对容量规划外的过载而设计的，通过流量控制来具体实现。
流量控制有两种具体的实践，一种是面向连接数做控制，一种是面向用户数做控制。前者让用户在不断尝试连接时，有一定成功的可能；后者则保证用户对系统的期望是一致的 —— 要么可以登录、要么不能登录。具体应该选择哪种方式，取决于业务的实际诉求。
而对于扩容能力来说，一般要包括储备额外的计算资源和具备快速弹性扩容能力。
一般来说，该做的系统扩容，通常很早就完成了，架构设计真正缺乏的是应急手段。毕竟，你不能“不分青红皂白”，将每个系统的应急扩容都提前做好。一个经营稳健的企业，是不会允许这样的开销出现的。
另一个关键要素在于扩容速度。扩容工作是需要一小时、一分钟，还是一秒钟完成，其差别非常之大。“天下武功，唯快不破”，就算架构设计做得不好，如果响应够快，很多情况下，也是能解决问题的。
双十一来了，你通过监控平台，看到在线用户数量快速增长，很快突破了 200 万，流量控制机制开始生效，新用户进入排队序列。你考虑了 3 秒钟，然后做了一个决定：系统需要扩容。于是，你轻轻地输入一个数字，按下回车。3 秒钟后，排队序列消失了。你对旁边的同学说，继续监控吧！然后悠闲地端起茶杯，离开了座位。这将是一种多么美妙的工作状态？更棒的是，以上场景完全有可能实现。
在高性能设计中，对于每个组件 / 服务都要确定目标，进行设计，然后进行评审和测试，确保满足性能需求。对于架构负责人来说，性能设计一定要尽早开始，具体工作内容可能包括：
- 需求早期收集
- 容量分析
- 估算与建模
- 技术研究
- 设计、开发、跟踪
- 测试计划执行
- 风险与绩效管理
- 实时监控与容量管理
在这中间，有一点需要额外注意，我们称之为“对系统资源的争抢问题”。
对于一个组件或服务，并发压力增大，响应时间却没有变化，意味着在请求的处理过程中，没有发生对资源的争抢和排队。同理，当响应时间随着并发压力的增大而变长时，一般都意味着这些请求引起了对系统资源的争抢。
对于无状态的服务，理论上可以通过集群扩容，无限增加系统的并发处理能力，简单、直接地解决问题；
但对于有状态的数据服务而言，比如缓存或数据访问，就要考虑资源争抢问题，并针对性地设计、处理。
所以，高性能架构在设计落地时，一个重要的任务，就是去发现那些可能出现资源争抢的模块，并一一进行隔离。
谈到“隔离”，在架构维度有两种方案，一种是在应用层进行隔离，也就是说，在业务功能层面就开始隔离；一种是基础软件层面进行隔离，比如与数据库相关的“读写分离”概念，就是在基础软件层面进行隔离。
对应到具体的实施方法上，有三种主要的“隔离”技巧，你可以多做了解：
- 缓存机制，适用于部分场景，可以解决数据库资源的争抢问题；
- EDA 架构，适用于处理时间较长的代码逻辑，需要提前区分哪些模块可以做同步处理，哪些模块可以做异步处理；
- 提前进行预处理，以空间换时间，这也是一种卓有成效的处理手段。
做好隔离后，我们也要注意提升架构的可扩展性。
最后，我们也要对测试工作保持关注。可能你在 PRE 环境做过压测，但后来发现，实际的业务复杂度是远远超过想象的。
针对这种问题，行业内的解决方案更偏向“全链路生产压测”，说白了，就是在生产环境准备数据、进行压测。如果一个系统通过了全链路压测，那就可以基本确认没有性能问题了。
任何复杂问题都可以被拆解为简单问题，只要拆解得足够细致。一定要牢记这一点，这种思维能力是技术人的安身立命之本。