大型網站技術架構-2. 大型網站架構模式

1. 分層

   
   

  分層是企業應用中最多見的一種架構模式，將系統在橫向維度上切分爲幾個部分，每一個部分負責一部分相對比較單一的職責，而後經過上層對下層的依賴和調用組成一個完整的系統。

  在大型網站架構中也採用分層結構，將網站軟件系統分爲：應用層、服務層、數據層；

·應用層：負責具體的業務和視圖展現，如網站首頁及搜索輸入和結果展現；

·服務層：爲應用層提供服務支持，如用戶管理服務，購物車服務；

·數據層：提供數據存儲訪問服務，如數據庫、緩存、文件、搜索等；

  分層架構必須合理規劃層次邊界和接口，在開發過程當中，嚴格遵循分層架構的約束，禁止跨層次的調用（應用層直接調用數據層）及逆向調用（數據層調用服務層，或者服務層調用應用層）。三層結構分別部署在不一樣的服務器上，使網站擁有更多的計算資源以及愈來愈多的用戶訪問。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發展相當重要。所以在網站規模還很小的時候就採用分層結構，這樣未來網站作大時才能更好的應對。

2. 分割

   網站越大，功能越複雜，服務和數據處理的種類越多，講這些不一樣的功能和服務分割開來，包裝成高內聚低耦合的模塊單元，一方面有助於軟件的開發和維護；另外一方面，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。

3. 分佈式

   對於大型網站，分層和分割的一個主要的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成相同的功能，計算機越多，cpu、內存、存儲資源也就越多，可以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。

  分佈式在解決網站高併發問題的同時也帶來了其餘問題：

1）分佈式意味着服務調用必須經過網絡，這可能會對性能形成比較嚴重的影響；

2）服務器越多，服務器宕機的機率也就越大，一臺服務器宕機形成的服務不可用可能會致使不少應用不可訪問，使網站可用性下降；

3）數據在分佈式的環境中保持數據一致性也很是困難，分佈式事務也難以保證，這對網站業務的正確性和業務流程可能形成很大的影響；

4）分佈式致使網站依賴錯綜複雜，開發管理維護困難。

  在網站應用中，經常使用的分佈式方案有如下幾種：

·分佈式應用和服務：將分層和分割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外，還可使不一樣的應用複用共同的服務，便於業務功能擴展；

·分佈式靜態資源：網站的靜態資源如JS、CSS、logo圖片等資源獨立分佈式部署，並採用獨立的域名，即動靜分離。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：對於海量數據，單臺計算機無法提供如此大的存儲空間，這些數據須要分佈式存儲。爲網站應用而生的各類NoSQL產品幾乎都是分佈式的。

·分佈式計算：目前網站廣泛使用Hadoop以及MapReduce分佈式計算框架進行計算。

  

  此外，還有能夠支持網站線上服務器配置實時更新的分佈式配置；分佈式環境下實現併發和協調的分佈式鎖；支持雲存儲的分佈式文件系統等；

4. 集羣

  使用分佈式雖然已經將分層和分割後的模塊獨立化部署，可是對於用戶訪問集中的模塊，還須要將獨立部署的服務器集羣化，即多臺服務器部署相同應用構成一個集羣，經過負載均衡設備共同對外提供服務。

  由於服務器集羣有更多服務器提供相同服務，所以能夠提供更好的併發性。當有更多用戶訪問的時候，只須要向集羣中加入新的機器便可。由於一個應用由多態服務器提供，當某臺服務器發生故障時，負載均衡設備將請求轉發到集羣中其餘服務器上，使服務器故障不影響用戶使用。因此在網站應用中，即便是訪問量很小的分佈式應用和服務，也至少要部署兩臺服務器構成一個小的集羣，目的是提升系統的可用性。

5. 緩存

  大型網站架構設計在不少方面都是用了緩存設計：

·CDN：即內容分發網絡，部署在距離終端用戶最近的網絡服務商，用戶的網絡請求老是先到達他的網絡服務商哪裏，在這裏緩存網站的一些靜態資源，能夠就近以最快的速度返回給用戶，如視頻網站和門戶網站會將訪問量大的熱點內容緩存在CDN。

·反向代理：反向代理屬於網站前端架構的一部分，部署在網站的前端，當用戶請求到達網站的數據中心時，最早訪問到的是反向代理服務器，這裏緩存網站的靜態資源，無需將請求繼續轉發給應用服務器就能返回給用戶。

·本地緩存：在應用服務器本地緩存着熱點數據，應用程序能夠在本機內存中直接訪問數據，而無需訪問數據庫。

·分佈式緩存：大型網站的數據量很是龐大，即便只緩存一小部分，須要的內存空間也不是單機能承受的，因此除了本地緩存，還須要分佈式緩存，將數據緩存在一個專門的分佈式緩存集羣中，應用程序經過網絡通訊訪問緩存數據。

  使用緩存有兩個前提條件，一是數據訪問熱點不均衡，某些數據會被更頻繁的訪問，這些數據應該放在緩存中；二是數據在某個時間段內有效，不會很快過時，不然緩存的數據就會因已經失效而產生髒讀，影響結果的正確性。網站應用中，緩存除了能夠加快數據訪問速度，還能夠減輕後端應用和數據存儲的負載壓力，這一點對網站數據庫架構相當重要，網站數據庫幾乎都是按照有緩存的前提進行負載能力設計的。

6. 異步

  在大型網站架構中，系統解耦合的手段除了前面提到的分層、分割、分佈等，還有一個重要的手段是異步，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式異步執行進行協做。

  在單一服務器內部可經過多線程共享內存隊列的方式實現異步，處在業務操做前面的線程將輸出寫入到隊列，後面的線程從隊列中讀取數據進行處理；

  在分佈式系統中，多個服務器集羣經過分佈式消息隊列實現異步，分佈式消息隊列能夠看作內存隊列的分佈式部署。

  異步架構是典型的生產者消費者模式，二者不存在直接調用，只要保持數據結構不變，彼此功能實現能夠隨意變化而不相互影響，這對網站擴展新功能很是便利。除此以外，使用異步消息隊列還有以下特性：

·提升系統的可用性：消費者服務器發生故障，數據會在消息隊列服務器中存儲堆積，生產者服務器能夠繼續處理業務請求，系統總體表現無端障。消費者服務器恢復正常後，繼續處理消息隊列中的數據。

·加快網站響應速度：處在業務處理前端的生產者服務器在處理完業務請求後，將數據寫入消息隊列，不須要等待消費者服務器處理就能夠返回，響應延遲減小。

·消除併發訪問高峯：使用消息隊列將忽然增長的訪問請求數據放到消息隊列中，等待消費者服務器依次處理，就不會對整個網站負載形成太大的壓力。

  

  但須要注意的是，使用異步方式處理業務可能會對用戶體驗、業務流程形成影響，須要網站產品設計方面的支持。

7. 冗餘

  網站須要7x24小時連續運行，可是服務器隨時可能出現故障，特別是服務器規模比較大時，出現某臺服務器宕機是必然事件。想要保證在服務器宕機的狀況下網站依然能夠繼續服務，不丟失數據，就須要必定程度的服務器冗餘運行，數據冗餘備份，這樣當某臺服務器宕機時，能夠將其上的服務和數據訪問轉移到其餘機器上。

  訪問和負載很小的服務也必須部署至少兩臺服務器構成一個集羣，其目的就是經過冗餘實現服務高可用。數據庫除了按期備份，存檔保存，實現冷備份外，爲了保證在線業務高可用，還須要對數據庫進行主從分離，實時同步實現熱備份。

8. 自動化

9. 安全

----新浪微博平臺架構

http://blog.jobbole.com/83459/