高可用架构设计之总体架构篇
系统架构中的高可用设计
系统架构中的高可用设计在现代的计算机系统中，高可用性已经成为一个必备的属性。
系统设计师需要考虑一系列问题来确保系统具有高可用性，因为任何的中断都可能导致系统崩溃，而这对于许多任务来说都是不可接受的。
在系统架构中，高可用性是指一个系统能够在故障或其他障碍出现时自动继续工作，而不中断或减少服务质量。
高可用性设计的核心在于两点：一是必须确保系统的稳定性；二是必须确保快速恢复能力。
为明确这两点，系统设计师可以将系统划分为不同的组件，然后设计出相应的容错和恢复机制。
下面我们将讨论设计高可用系统的一些重要问题。
1. 组件的冗余性一个系统中的主要组件应该都有备用组件。
这些备用组件可以在一个主要组件出现故障时立即用来取代它。
如何存储数据也是一个重要问题，数据的冗余存储可以防止数据丢失。
一些例子是冗余磁盘阵列（RAID）和网络存储（NAS）设备，它们可以防止数据丢失，并使数据恢复变得简单。
2. 容错与恢复机制容错是一种技术，可以在组件出现故障时自动将任务切换到其他可用组件。
恢复机制是一种技术，可以在系统由于某些原因停止工作后自动重新启动。
设计师可以使用这些技术来确保系统一直运行，并在出现任何问题时自动恢复。
3. 负载均衡负载均衡是一种技术，可以确保系统在不同的组件之间分配工作负载。
这可以帮助确保任何一个组件不会超载。
负载均衡可以通过多种方式实现，如DNS轮询、基于应用程序的负载均衡等。
4. 云托管云托管服务可使应用程序托管在云服务器上，这些服务器提供稳定性和容错性更好的环境。
使用云托管的好处是，可以将服务分散在服务提供商的多个数据中心或区域中，以便提高服务的可用性和容错性。
5. 安全性系统应该具有适当的安全机制，以保护其免受黑客攻击或其他恶意行为的影响。
这涉及到多个方面，包括网络、应用程序、数据库等等。
工程师应该考虑不同类型的安全性措施，并且根据需要选择和实施。
总之，高可用性设计是保证系统能够持久运行，并且在出现问题时能够快速恢复的关键。
高可用系统架构设计与实践
高可用系统架构设计与实践随着互联网的快速发展，现代企业对于系统的可用性需求越来越高。
高可用系统的设计和实践已经成为现代IT架构设计中不可或缺的一部分。
一、什么是高可用系统？高可用性系统是指在保障数据正确性的情况下，系统能够长时间持续运行，且当部分组件出现故障时，仍能保证稳定和可用性。
高可用系统的设计必须在强调数据正确性的基础上，建立高容错和备份机制，保证系统在不同情况下的持续可用性。
二、高可用系统的架构设计1. 多层结构设计高可用系统的系统架构设计应该采用多层结构设计，最好进行模块化设计，通过模块之间的松耦合，使得系统的稳定性得到保障，同时可以降低系统的复杂性，加快开发和运行效率。
2. 集群架构高可用系统的设计中，集群架构是最重要的一个部分。
集群架构将多台服务器整合配置为一个虚拟的服务单元，它们之间通过数据同步和资源共享来实现更高的可用性。
在集群架构中，通过增加节点数量和负载均衡算法等机制，实现自动化故障转移和自我修复的功能。
3. 分布式架构分布式架构是指将一个系统分为多个子系统，并分别部署在不同的服务器上，在保证数据同步的情况下，来提高系统的可用性、可扩展性和可靠性。
分布式架构可以采用的技术包括数据分片、副本备份、CAP定理等。
三、高可用系统的实践方法1. 负载均衡负载均衡是指将多个请求分配到多个服务器上进行处理，以提升系统的性能和可靠性。
负载均衡可以采用硬件负载均衡器、软件负载均衡器等技术实现。
2. 数据备份数据备份是高可用系统的重要保障措施之一，通过实时同步和定时备份来保证数据的可靠性和正确性。
数据备份可以采用本地备份、远程备份等不同的备份方式。
3. 自动化运维自动化运维是提高高可用系统稳定性和可靠性的重要手段。
通过自动化运维，可以避免人为因素造成的故障和错误，提高系统的运行效率和可维护性。
自动化运维可以采用自动化部署、自动化测试、自动化监控等技术实现。
四、高可用系统的应用场景高可用系统是在对业务安全、数据可靠性和运维效率有较高要求时，所必须采用的技术。
数据库管理系统的高可用性架构设计(八)
数据库管理系统的高可用性架构设计随着大数据时代的到来，数据库管理系统的重要性越来越显著。
对于企业而言，数据库管理系统是其信息基础设施的核心，直接影响着数据的存储、查询和处理效率。
因此，在设计数据库管理系统时，高可用性是至关重要的一项考虑因素。
高可用性架构设计旨在保证数据库系统能够持续运行而不中断，即使在面临硬件故障、软件故障或自然灾害等不可预见的情况下，用户仍能够无感知地继续访问数据库。
为了实现高可用性，下面将介绍数据库管理系统的三个关键技术方案：负载均衡、数据冗余和故障切换。
负载均衡是一种将工作任务均匀分配到多个服务器上的技术，以避免单个服务器过载或崩溃。
在数据库管理系统中，采用负载均衡的关键是将数据分片存储到多台服务器上，并通过路由器或负载均衡器将查询请求均匀分发到各个服务器上。
这种方式既提高了数据库的并发处理能力，又降低了单点故障的风险。
数据冗余是指在数据库管理系统中多次存储相同的数据，以提高系统的可用性和可靠性。
常见的数据冗余技术包括主备同步复制和多活同步复制。
主备同步复制是指将主数据库和备份数据库保持实时同步，一旦主数据库发生故障，备份数据库能够立即接管服务。
而多活同步复制则是将数据同时存储在多个数据库节点上，并通过实时同步保持数据的一致性。
这种方式不仅能提高系统的可用性，还能提高系统的读写性能。
故障切换是当数据库管理系统出现故障时，将系统快速切换到备份状态，以减少中断时间。
故障切换的核心是建立高度可靠的冗余系统，并配备自动故障检测和切换机制。
当主数据库出现故障时，备份数据库能够自动检测到主数据库的状态，并在系统没有明显影响的情况下及时接管服务。
这种方式能够最大程度地保证数据库管理系统的连续可用性。
除了上述三个关键技术方案，还有一些其他技术可以进一步提升数据库管理系统的高可用性。
例如，冷备份和热备份技术可以保证数据库系统在备份时无需停机，从而减少系统中断时间。
自动扩展和动态资源分配技术能够根据系统负载自动调整服务器资源，从而提高系统的灵活性和性能。
高可用数据库架构的设计与实施
高可用数据库架构的设计与实施随着互联网和大数据时代的到来，数据库作为数据存储和管理的核心工具，扮演着至关重要的角色。
在业务场景日益复杂和要求高可用性的情况下，高可用数据库架构的设计与实施显得尤为重要。
本文将从架构设计、故障处理和性能优化三个方面来详细介绍高可用数据库的设计与实施。
架构设计高可用数据库架构的设计是保证系统可用性的基础。
一个好的架构设计需要从多个方面进行考虑。
首先，采用主从复制架构是常见的高可用性设计方案。
主从复制使用一个主数据库和多个从数据库，主数据库处理写操作，从数据库复制主数据库的数据，并负责读操作。
当主数据库发生故障时，从数据库可以快速切换成主数据库，保证系统的可用性。
在架构设计中，可以通过引入中间件如MySQL Group Replication或Percona XtraDB Cluster来简化主从复制的配置和管理。
其次，多活架构也是一种常见的高可用性设计方案。
多活架构在不同的地理位置设置数据库实例，使得数据库实例之间可以互相同步数据。
当一个实例发生故障时，系统可以自动切换到其他正常运行的实例，保证业务的连续性。
多活架构的实现可以采用MySQL Cluster等工具，这些工具会负责数据同步和故障切换的处理。
最后，使用容器化技术如Docker可以进一步提高数据库的可用性。
通过将数据库实例和相关组件打包在Docker容器中，可以快速部署和迁移数据库，减少了因软硬件环境不匹配而引起的故障和中断。
故障处理在高可用数据库架构中，故障处理是必不可少的一环。
为了保证系统的可用性，故障需要能够及时发现和处理。
首先，实施监控系统是必要的。
监控系统可以实时监测数据库系统的运行状态和性能指标，并在异常情况下触发告警。
通过监控系统，可以及时发现数据库故障和性能瓶颈，采取相应的措施，提高系统的可用性和性能。
其次，备份和恢复机制必不可少。
定期备份数据库是避免数据丢失的重要手段。
同时，需要建立可靠的数据恢复机制，以确保在数据库故障时能够迅速恢复。
数据库管理系统的高可用性架构设计(一)
数据库管理系统的高可用性架构设计在现代技术发展日新月异的时代，数据库管理系统（DBMS）的重要性不言而喻。
无论是大型企业还是个人用户，都需要一个高可用性的数据库来支持业务运营和数据存储。
为了保障数据库的稳定运行和数据的安全性，高可用性架构设计成为了数据库管理系统的重要环节。
高可用性是指系统在面对硬件故障、软件故障、自然灾害等各种不可控因素时仍能够保持正常运行。
数据库作为数据中心的核心组件，其高可用性设计需要结合硬件和软件两个方面进行考量。
首先，硬件层面的高可用性架构设计是数据库管理系统的基础。
数据中心需要具备冗余的硬件设备，包括电源、磁盘、网络等，以应对各种硬件故障的发生。
冗余设备可以通过主备模式、集群模式或者分布式模式来实现，这取决于具体的业务需求和技术能力。
主备模式中，主数据库与备数据库通过实时数据同步来保证数据的一致性；集群模式中，多个数据库节点同时提供服务，通过负载均衡来保证性能和可用性；分布式模式中，数据存储在多个独立节点上，通过分区和复制来提高吞吐量和可靠性。
这些冗余设备的部署需要考虑地理位置、网络拓扑等因素，以确保数据中心的高可用性。
其次，软件层面的高可用性架构设计是数据库管理系统实现数据保护和故障恢复的关键。
数据库管理系统一般都提供了故障检测和恢复机制，以应对软件层面的故障。
例如，数据库的备份和恢复功能可以定期将数据库的快照数据备份到远程存储设备中，以防止数据的丢失和损坏。
此外，数据库管理系统还可以通过日志记录和回滚机制来保证数据的一致性和完整性。
当系统出现故障或者异常时，可以根据日志信息进行故障排查和恢复操作。
同时，数据库管理系统还需要具备监控和报警功能，及时发现和解决潜在的问题，避免因故障而导致服务中断。
除了硬件和软件层面的高可用性架构设计外，数据中心还需要考虑网络和安全等方面的因素。
数据中心的网络架构需要满足高可用性和性能要求，包括网络拓扑设计、链路冗余和负载均衡等。
安全方面，则需要采取严格的权限管理和安全策略，以防止未经授权的访问和数据泄漏。
数据库的容灾与高可用性架构设计
数据库的容灾与高可用性架构设计在现代企业中，数据库作为存储和管理重要数据的关键组件，在保障数据安全和可用性方面起着至关重要的作用。
为了在遇到灾难性故障时能够实现数据的恢复和系统的快速恢复，数据库的容灾与高可用性架构设计成为不可忽视的问题。
本文将从容灾和高可用性两个方面来探讨数据库架构的设计。
一、容灾架构设计容灾是指在遭受灾害或故障时，能够保证系统和数据的连续性、完整性和可用性的能力。
常见的容灾架构设计方案有备份和恢复、冷备份、热备份、以及异地多活等。
以下将介绍这些方案的特点和适用场景。
1. 备份和恢复备份和恢复是最基本也是最常用的容灾方案。
通过定期对数据库进行备份，并将备份文件保存在不同地点，以便在数据库故障时能够快速恢复。
备份可以是完整备份或增量备份，具体根据数据量和恢复的时间要求来决定。
备份和恢复需要有明确的策略和计划，包括备份频率、备份存储位置、备份验证等。
2. 冷备份冷备份是指在数据库故障时，将备份数据拷贝到目标服务器上，并启动该数据库实例的过程。
由于数据库备份是离线状态进行的，所以恢复数据库的时间较长。
冷备份适用于数据量较大、恢复时间要求相对宽松的情况。
3. 热备份热备份是指在数据库故障时，将备份数据拷贝到目标服务器上，并将该数据文件应用到实时数据库中。
这种方式下数据库恢复的时间较短，可以保证业务的连续性。
热备份适用于恢复时间要求比较短的情况。
4. 异地多活异地多活是指在两个或多个地理位置上构建相同的数据库环境，并通过数据同步来保持数据一致性。
当一个地点的数据库出现故障时，可以切换到另一个地点的数据库继续提供服务。
异地多活适用于对系统可用性要求较高的场景，但需要考虑数据同步和网络延迟等问题。
二、高可用性架构设计高可用性是指系统能够在故障发生时保持功能正常和高效运行的能力。
在数据库高可用性架构设计中，常见的方案有主从复制、主从复制+读写分离、集群等。
1. 主从复制主从复制是指将主数据库的数据实时复制到一个或多个从数据库上，从数据库作为备份和故障切换的目标。
构建高可用的数据库架构
构建高可用的数据库架构数据库在现代应用开发中扮演着至关重要的角色，它是存储、组织和管理数据的关键组件。
为了确保应用的稳定性和可靠性，构建高可用的数据库架构变得越来越重要。
本文将介绍如何构建一个高可用的数据库架构，并提供相关的实施建议。
I. 简介在开始构建高可用的数据库架构之前，首先我们需要明确高可用性的概念。
高可用性是指系统或组件能够持续正常运行，即使在发生故障或其他意外情况下也能够继续提供稳定的服务。
对于数据库来说，高可用性意味着能够保证数据的可靠性、访问性和连续性。
II. 主从复制主从复制是构建高可用数据库架构的一种常见方法。
它通过将主数据库上的数据复制到一个或多个从数据库上，实现数据的冗余备份和故障转移。
主从复制的实现步骤如下：1. 配置主数据库：将主数据库配置为可接受从数据库连接并复制数据的模式。
2. 配置从数据库：将从数据库配置为连接主数据库进行数据复制的模式。
3. 启动复制：在从数据库上启动复制进程，确保数据能够正常复制。
主从复制的优势在于提供了数据的冗余备份和故障转移能力。
当主数据库发生故障时，从数据库可以顶替其角色，确保应用的连续性和可用性。
然而，主从复制也存在一些挑战，如复制延迟和数据一致性等问题。
III. 主主复制主主复制是另一种常见的高可用数据库架构方法。
它通过在多个主数据库之间进行数据互相复制，实现数据的冗余备份和负载均衡。
主主复制的实现步骤如下：1. 配置主数据库：将每个数据库配置为可接受其他数据库连接并复制数据的模式。
2. 启动复制：在每个数据库上启动复制进程，确保数据能够互相复制。
主主复制的优势在于提供了更好的负载均衡能力。
当其中一个主数据库发生故障时，其他主数据库可以继续提供服务。
然而，主主复制也存在一些挑战，如数据一致性和复制冲突等问题。
IV. 数据库集群数据库集群是构建高可用数据库架构的另一种方法。
它通过将多个数据库部署在一个集群中，并使用集群管理软件来实现数据的自动分布和故障转移。
云计算中的高可用架构设计
云计算中的高可用架构设计随着互联网技术的不断发展，云计算已成为了现代化信息技术发展的一个重要趋势，各大企业在云计算领域持续发力，相信未来云计算也将成为一项主流的技术。
然而，云计算中的高可用架构设计却是一个长期以来备受云计算从业人员关注的问题。
本文将从高可用架构设计的角度进行探讨。
一、高可用性的定义和意义高可用性（High Availability, HA）是指系统或软件在正常运行时间内，保持长时间运行，具有较高的稳定性和可靠性。
它是指系统持续可用的时间，通过在某些级别上瞬时或动态地调整系统资源，以减小他们对系统稳定性和可用性可能造成的不利影响。
高可用架构设计对于云计算领域来说具有以及重要的意义，因为它是云计算下应用级别的可靠性保障，能够保证云计算下系统的连续性，提高云计算下IT系统的稳定性。
在实现高可用性的同时，也能够降低故障发生的可能性，提升用户体验和满意度。
二、实现高可用性的常用方法在实现高可用性的同时，必须遵守以下原则：故障隔离、资源冗余、服务容错、动态调度和监测，保证系统可以在任何时候都能有效的运行。
在实现高可用性过程中，常用到的一些方法包括：1、负载均衡：负载均衡可以将请求分派到多个服务器的集群中，从而平衡用户请求的负载，并且可以通过动态调整服务器权重来实现热备和冷备的切换。
2、故障转移：当服务器或者应用系统发生故障或者异常时，可以通过故障转移的技术将该服务器或者应用系统自动转移到其他服务器或者应用系统上以保证服务的连续性。
3、数据冗余：将数据存储在多个地方，确保数据的完整性与可靠性，同时减小数据不一致和数据丢失的风险。
4、异地多活：利用多个机房之间网络的延迟和容错性能，组建异地多活系统以确保在一个机房出现故障时，整个系统可以快速的恢复到其他机房。
5、云容器技术：基于容器技术的云容器，能够减少开发、部署和管理工作的复杂度，提高系统架构的可维护性和可扩展性，同时还可以为IT运维部门提供大量的时间和精力。
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高可用架构为什么需要分层
高可用架构分层
– ALL IN ONE架构问题多多 – 服务高可用需分层设计 – 模块耦合性低 – 模块职责分明
• 数据层、逻辑层、接入层、展示层等等
– 模块间不再相互影响 – 模块独立扩展 – 系统整体性能高
11
高可用架构分层设计原则是什么
高可用架构分层设计原则
– 数据服务和逻辑服务分离
• 数据存储
• 业务逻辑
– 逻辑服务和接入服务分离
• 业务逻辑
• 接入层
– 接入服务和展示服务分离
• 接入层
• 数据展示
12高可用架构分层设计原则来自什么高可用架构分层设计原则
– 分层服务功能单一
• 数据 • 逻辑 • 接入 • 展示 • ……
– 分层间低耦合
• 接口交互
– 分层内高内聚
• 功能聚焦单一
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高可用架构分层最佳实践
高可用架构最佳实践
– 脱离业务场景谈架构分层绝对是耍流氓
• 架构的分层取决于业务发展阶段 – 业务数据量、请求量快速增长期 » 引入分层 » 接入层、逻辑层、数据存储等 » 满足业务增长需求 – 业务请求高并发，海量存储期 » 每层进一步细化 » 分布式存储、NoSQL、RDBMS分库分表 – 业务多、请求多、关系复杂 » 58列表页、详情页问题 » 服务化 » 解耦、稳定
架构高可用分层案例三
定位
– 全国最大的个人闲置交易平台
功能
– 用户 – 商品 – 社交 – 交易 – 圈子 – 推荐 – 搜索 – 运营 – ……
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我们的实践案例
架构高可用分层案例三
架构如何设计
– 功能多 – 业务复杂 – 未来扩展 – 高可用性 – ……
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问题讨论
架构高可用分层带来的潜在问题是什么？
15
高可用架构分层最佳实践
高可用架构最佳实践
– 脱离业务场景谈架构分层绝对是耍流氓
• 架构的分层取决于业务场景
– MVC – 三层 – 四层 – 五层
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高可用架构分层最佳实践
高可用架构最佳实践
– 脱离业务场景谈架构分层绝对是耍流氓
• 架构的分层取决于业务发展阶段
– 创业初期 » 满足业务快速发展 » 可用性低 » 分层少 » ALL IN ONE
• Msg(转转Apps交易消息等) • Operation(转转Apps运营活动) • Alert(转转红包未消费提醒
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我们的实践案例
架构高可用分层案例二 – 定位
• 58同城统一的移动PUSH推送平台
– 吞吐量
• 10W+QPS
– 推送量
• 高峰每天10亿+推送量
– 众多Apps接入
• 58同城 • 转转 • ……
高可用架构分层
– 前端架构
• MVC架构分层
– 后端架构
• 按照功能水平划分 – 四层 » 接入层、逻辑层、数据层、数据存储 » 接入层、逻辑层、原子服务层、数据存储 – 五层 » 接入层、序列化层（异步消息队列）、逻辑层、数据层、数据存储
• 按照业务垂直拆分 – 房产、招聘、二手、二手车、黄页 – IM、交友等
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我们的实践案例
架构高可用分层案例二
58移动PUSH系统架构
– 分层架构体系 – push entry
• 入口 • 消息队列
– push transfer
• 解析/处理/转发
– Android Provider
• 出口 • 第三方
– iOS Provider
• 出口 • APNS
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我们的实践案例
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我们的实践案例
架构高可用分层案例一
– 58帮帮
• 定位
– 传统IM – 58用户与商户沟通
• 性能
– 满足千万在线
19
我们的实践案例 架构高可用分层案例一
– 58帮帮架构
20
我们的实践案例
架构高可用分层案例二
项目背景
– 移动环境下消息到达机制
• 文本、图片、音频、视频等
– 移动互联网最基础的需求 – 移动环境网络不稳定 – Apps消息无法触达
高可用架构设计与实践
讲师：孙玄@58
法律声明
【声明】 本视频和幻灯片为炼数成金网络课程的教学资料，所有 资料只能在课程内使用，不得在课程以外范围散播，违 者将可能被追究法律和经济责任。
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关于我
58同城高级系统架构师 公司技术委员架构组主任 即时通讯、转转、C2C技术负责人 前高级工程师 代表58同城对外嘉宾分享
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本课总结
高可用架构为什么需要分层？ 高可用架构分层设计原则是什么？ 高可用架构如何分层？ 高可用架构分层最佳实践 我们的实践案例
27
Q&A
THANK YOU
13
高可用架构分层设计原则是什么
高可用架构分层设计原则
– 分层适中
• 层次过多
– 请求交互路径长 – 请求响应延迟高 – 层次多，运维成本高 – 定位问题涉及层次多，定位复杂多增加，定位时间长
• 层次过少
– 每个层次功能不单一，耦合性高
– 模块内组件间相互影响高 – 高可用无法保证
14
高可用架构如何分层
6
架构高可用常遇到问题 架构高可用遇到问题
– 上线发生数据改动，格式和之前不兼容，回滚也不正常，如何处理？
7
架构高可用常遇到问题 架构高可用遇到问题
– 上线更新删除了数据，回滚后数据也没有了，如何处理？
8
OutLine 高可用架构为什么需要分层？ 高可用架构分层设计原则是什么？ 高可用架构如何分层？ 高可用架构分层最佳实践 我们的实践案例
– QCon – SDCC – DTCC – Top100 – 程序员 – UPYUN – TINGYUN – ……
3
代表58对外交流
Qcon(全球软件开发大会) SDCC(中国开发者大会) Top100(全球案例研究峰会) DTCC(中国数据库技术大会) 《程序员》撰稿2次 58技术发展这10年[计划中]
4
炼数成金课程
课程
• 《MongoDB实战》
– 已开课 – 欢迎大家报名学习
• 《大规模高性能分布式存储系统设计与实现 》
– 已开课 – 欢迎大家报名学习
上次课程回顾
高可用课程背景 高可用课程安排 什么是架构的高可用 架构高可用重要性 架构高可用的手段都有哪些 架构高可用评价维度是什么 架构高可用的如何分级&考核 架构高可用的涉及环节 典型问题你遇到过吗？
9
高可用架构为什么需要分层
ALL IN ONE 架构
– 整个架构只有一个模块
• 数据部分、逻辑部分、接入部分、展示部分等
– 架构存在问题
• 耦合严重 • 职责不分明 • 模块庞大、臃肿 • 开发成本高、效率低下 • 运维成本高 • 组件间相互影响，一旦一个组件有问题，整个服务都受影响 • 扩展性差 • 性能极限差 • 牵一发而动全身！！！！