軟件架構設計學習總結（9）：大型網站技術架構（二）架構模式

 每個模式描述了一個在咱們周圍不斷重複發生的問題及該問題解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而沒必要作重複工做。

          所謂網站架構模式即爲了解決大型網站面臨的高併發訪問、海量數據、高可靠運行燈一系列問題與挑戰。爲此，在實踐中提出了許多解決方案，以實現網站高性能、高可靠性、易伸縮、可擴展、安全等各類技術架構目標。

一、分層

        分詞是企業應用系統中最多見的一種架構牧師，將系統在橫向維度上切分紅幾個部分，每一個部分負責一部分相對簡單並比較單一的職責，而後經過上層對下層的依賴和調度組成一個完整的系統。

        在網站的分層架構中，常見的爲3層，即應用層、服務層、數據層。應用層具體負責業務和視圖的展現；服務層爲應用層提供服務支持；數據庫提供數據存儲訪問服務，如數據庫、緩存、文件、搜索引擎等。

       分層架構是邏輯上的，在物理部署上，三層架構能夠部署在同一個物理機器上，可是隨着網站業務的發展，必然須要對已經分層的模塊分離部署，即三層結構分別部署在不一樣的服務器上，是網站擁有更多的計算資源以應對愈來愈多的用戶訪問。

      因此雖然分層架構模式最初的目的是規劃軟件清晰的邏輯結構以便於開發維護，但在網站的發展過程當中，分層結構對網站支持高併發向分佈式方向的發展相當重要。

二、分隔

       若是說分層是將軟件在橫向方面進行切分，那麼分隔就是在縱向方面對軟件進行切分。

       網站越大，功能越複雜，服務和數據處理的種類也越多，將這些不一樣的功能和服務分隔開來，包裝成高內聚低耦合的模塊單元，不只有助於軟件的開發維護也便於不一樣模塊的分佈式部署，提升網站的併發處理能力和功能擴展能力。

      大型網站分隔的粒度可能會很小。好比在應用層，將不一樣業務進行分隔，例如將購物、論壇、搜索、廣告分隔成不一樣的應用，有對立的團隊負責，部署在不一樣的服務器上。

三、分佈式

       對於大型網站，分層和分隔的一個主要目的是爲了切分後的模塊便於分佈式部署，即將不一樣模塊部署在不一樣的服務器上，經過遠程調用協同工做。分佈式意味着可使用更多的計算機完一樣的工做，計算機越多，CPU、內存、存儲資源就越多，能過處理的併發訪問和數據量就越大，進而可以爲更多的用戶提供服務。

       在網站應用中，經常使用的分佈式方案有一下幾種.

       分佈式應用和服務：將分層和分隔後的應用和服務模塊分佈式部署，能夠改善網站性能和併發性、加快開發和發佈速度、減小數據庫鏈接資源消耗。

       分佈式靜態資源：網站的靜態資源如JS、CSS、Logo圖片等資源對立分佈式部署，並採用獨立的域名，即人們常說的動靜分離。靜態資源分佈式部署能夠減輕應用服務器的負載壓力；經過使用獨立域名加快瀏覽器併發加載的速度。

       分佈式數據和存儲：大型網站須要處理以P爲單位的海量數據，單臺計算機沒法提供如此大的存儲空間，這些數據庫須要分佈式存儲。

       分佈式計算：目前網站廣泛使用Hadoop和MapReduce分佈式計算框架進行此類批處理計算，其特色是移動計算而不是移動數據，將計算程序分發到數據所在的位置以加速計算和分佈式計算。

四、集羣

       對於用戶訪問集中的模塊須要將獨立部署的服務器集羣化，即多臺服務器部署相同的應用構成一個集羣，經過負載均衡設備共同對外提供服務。

       服務器集羣可以爲相同的服務提供更多的併發支持，所以當有更多的用戶訪問時，只須要向集羣中加入新的機器便可；另外能夠實現當其中的某臺服務器發生故障時，能夠經過負載均衡的失效轉移機制將請求轉移至集羣中其餘的服務器上，所以能夠提升系統的可用性。

五、緩存

       緩存目的就是減輕服務器的計算，使數據直接返回給用戶。在如今的軟件設計中，緩存已經無處不在。具體實現有CDN、反向代理、本地緩存、分佈式緩存等。

       使用緩存有兩個條件：訪問數據熱點不均衡，即某些頻繁訪問的數據須要放在緩存中；數據在某個時間段內有效，不過很快過時，否在會由於數據過時而髒讀，影響數據的正確性。

六、異步

      使用異步，業務之間的消息傳遞不是同步調用，而是將一個業務操做分紅多個階段，每一個階段之間經過共享數據的方法異步執行進行協做。

      具體實現則在單一服務器內部可用經過多線程共享內存對了的方式處理；在分佈式系統中可用經過分佈式消息隊列來實現異步。

      異步架構的典型就是生產者消費者方式，二者不存在直接調用。

七、冗餘

      網站須要7×24小時連續運行，那麼就得有相應的冗餘機制，以防某臺機器宕掉時沒法訪問，而冗餘則能夠經過部署至少兩臺服務器構成一個集羣實現服務高可用。數據庫除了按期備份還須要實現冷熱備份。甚至能夠在全球範圍內部署災備數據中心。

八、自動化

      具體有自動化發佈過程，自動化代碼管理、自動化測試、自動化安全檢測、自動化部署、自動化監控、自動化報警、自動化失效轉移、自動化失效恢復等。

九、安全

      網站在安全架構方面有許多模式：經過密碼和手機校驗碼進行身份認證；登陸、交易須要對網絡通訊進行加密；爲了防止機器人程序濫用資源，須要使用驗證碼進行識別；對常見的XSS攻擊、SQL注入須要編碼轉換；垃圾信息須要過濾等。