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短短幾十年國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生了翻天覆地的變化，特別是國家支持互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃，國內(nèi)各行各業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)更是日新月異。作為一個九零后小白沒有親身經(jīng)歷互聯(lián)網(wǎng)的演變歷程，如今看的像淘寶、京東、騰訊這樣的大型網(wǎng)站充滿了無數(shù)的好奇心，這些網(wǎng)站是怎么運(yùn)作的，如何處理大量用戶的請求，如何解決海量的數(shù)據(jù)庫處理···于是才有對于大型網(wǎng)站架構(gòu)核心原理以及實(shí)例分析一系列的筆記記錄。所有筆記記錄參考《大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)核心原理以及案例分析》，該系列文章沒有太多的代碼展示，著重是對理論知識的描述。
互聯(lián)網(wǎng)無處不在，人們的生活受互聯(lián)網(wǎng)的席卷發(fā)生了巨大的變化，從信息檢索到即時通信，從電子購物到文化娛樂，互聯(lián)網(wǎng)已近滲透生活的每個角落，在互聯(lián)網(wǎng)如此跨越式發(fā)展進(jìn)程中，不堪負(fù)重的網(wǎng)站架構(gòu)也帶來了負(fù)面的一面，網(wǎng)站頻繁宕機(jī)、請求操作延時、用戶信息泄漏等等現(xiàn)象演繹的淋漓盡致。
針對上述種種現(xiàn)象，如何打造一個高可用、高性能、易擴(kuò)展、可伸縮以及安全的網(wǎng)站？如何讓網(wǎng)站隨業(yè)務(wù)需求所需而靈活變通？這些將是打造一個大型網(wǎng)站急需要考慮的問題根本所在，通過對《大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)核心原理以及案例分析》這本書的學(xué)習(xí)將一層層揭開其中的面紗。
俗話說的好，“汝欲得之，必先知之”，換而言之也是一個道理，想要解決那些種種現(xiàn)象，你得先清楚大型網(wǎng)站的架構(gòu)演化。
大型網(wǎng)站軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)
相比之傳統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，大型網(wǎng)站系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：
高并發(fā)，大流量：面臨高并發(fā)用戶，大流量訪問。像google、騰訊同時訪問量可能出現(xiàn)億單位次數(shù)。
高可用：系統(tǒng)支持每天24小時運(yùn)作。
海量數(shù)據(jù)：需要存儲海量數(shù)據(jù)并管理，需要大量的服務(wù)器來支持。
用戶分布廣泛，網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜：許多網(wǎng)站都是全球性服務(wù)的，用戶分布的范圍很廣。例如：淘寶網(wǎng)
安全性惡劣：互聯(lián)網(wǎng)追求開放性，因而易受到外界攻擊，大型知名網(wǎng)站受到攻擊更是家常便飯。
漸進(jìn)式發(fā)展：幾乎所有的大型網(wǎng)站都是漸進(jìn)式發(fā)展，慢慢壯大的，這也和互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展演化對應(yīng)。
大型網(wǎng)站架構(gòu)演化發(fā)展歷程
前面已經(jīng)描述了大型網(wǎng)站系統(tǒng)的特點(diǎn)，而對一個大型網(wǎng)站系統(tǒng)，其架構(gòu)也是重要的一個環(huán)節(jié)。
大型網(wǎng)站技術(shù)主要的挑戰(zhàn)來自于龐大的用戶、高并發(fā)以及海量的數(shù)據(jù)這三個方面。大型網(wǎng)站的形成就像一顆大樹的成長，歷盡長時間的磨練，最后枝繁葉茂，服務(wù)他人。
初始網(wǎng)站架構(gòu)結(jié)構(gòu)
起初的網(wǎng)站鑒于用戶量、訪問量較少，只需要一臺服務(wù)器足以，應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、文件等其所有資源放在一太服務(wù)器上就已經(jīng)足夠滿足此時的需求，這時候網(wǎng)站的架構(gòu)就幾個簡單組成部分如下圖
應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)分離
隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，越來越多的用戶進(jìn)行訪問，此時一臺服務(wù)器漸漸不能滿足需求，數(shù)據(jù)的存儲空間出現(xiàn)屏障。于是應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、文件三者面臨分離，各自為首分配一臺服務(wù)器，這三臺服務(wù)器對硬件的要求各取所需，應(yīng)用服務(wù)器處理大量的業(yè)務(wù)邏輯，需求更快更大的CPU；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對數(shù)據(jù)庫的處理需要快速搜索以及緩存，需求對內(nèi)存更大，對硬盤讀寫能力更迅速；文件服務(wù)器需求放入大量的用戶資源，對硬盤空間要求更大。此時的網(wǎng)站的架構(gòu)組成部分展示如下圖
使用緩存
網(wǎng)站的架構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)后可以滿足了業(yè)務(wù)的發(fā)展，但是隨著網(wǎng)站知名度提升，用戶量的進(jìn)一步增加，訪問數(shù)據(jù)相比之前愈加頻繁，數(shù)據(jù)庫壓力急劇上升導(dǎo)致網(wǎng)站訪問出現(xiàn)延遲，用戶的性能體驗(yàn)出現(xiàn)下滑，面臨此時網(wǎng)站出現(xiàn)的性能問題，網(wǎng)站架構(gòu)設(shè)計(jì)需要再一次的進(jìn)化，鑒于網(wǎng)站訪問也遵循二八定律，例如：新浪微博，只有經(jīng)常登錄的用戶才會發(fā)微博，看微博，而這些用戶對于總用戶數(shù)只是冰山一角。既然出現(xiàn)這一現(xiàn)象，那么緩存這部分的數(shù)據(jù)是不是可以解決這現(xiàn)象呢？網(wǎng)站緩存可以分為本地緩存和分布式緩存這兩種，二者的區(qū)別是本地緩存速度快但是受服務(wù)器內(nèi)存限制緩存的數(shù)量有限，而分布式緩存采用的是集群處理，理論上是可以避免內(nèi)存瓶頸。此時網(wǎng)站的架構(gòu)組成部分如下圖
應(yīng)用服務(wù)器集群改善網(wǎng)站并發(fā)能力
使用緩存后，數(shù)據(jù)庫的壓力得到緩解，但是在面臨網(wǎng)站高峰期時，應(yīng)用服務(wù)器處理單一的請求連接出現(xiàn)瓶頸，萬事都有解決的辦法，只是看你愿不愿去想，愿不愿去嘗試做，采用集群，集群多臺應(yīng)用程序服務(wù)器分布原有的應(yīng)用程序服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可伸縮性，網(wǎng)站架構(gòu)此時演化成這樣如下圖
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數(shù)據(jù)庫讀寫分離
使用緩存，雖然使用戶請求數(shù)據(jù)操作大部分不直接通過數(shù)據(jù)庫，但是仍有一部分?jǐn)?shù)據(jù)（緩存過期、緩存數(shù)據(jù)沒有命中）讀寫操作需要訪問數(shù)據(jù)庫，面對這部分?jǐn)?shù)據(jù)，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問負(fù)載壓力，把數(shù)據(jù)庫讀寫操作分離性能效果理當(dāng)會如何呢？效果無言而喻。
CDN和反向代理加速網(wǎng)站響應(yīng)
網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍地區(qū)廣泛，造就了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，從而用戶訪問網(wǎng)站性能體現(xiàn)也各有差異，鑒于這問題，網(wǎng)站架構(gòu)使用CDN和反向代理以技術(shù)加速網(wǎng)站響應(yīng)，二者原理都是緩存，CDN可以從距離用戶最近網(wǎng)絡(luò)提供點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)；反向代理則是首先從反向代理服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)。
分布式文件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
任何單一的服務(wù)器最后都是滿足不了業(yè)務(wù)需求發(fā)展。雖然前面數(shù)據(jù)庫讀寫分離能夠改善數(shù)據(jù)庫負(fù)載壓力但是隨著業(yè)務(wù)不斷壯大最終還是難以維持此時使用分布式數(shù)據(jù)庫，該技術(shù)不到不得以建議不使用，而對于這個技術(shù)解決方案更常用的使用業(yè)務(wù)拆分，將不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫部署在不同的物理服務(wù)器上。
NoSQL和搜索引擎
該技術(shù)對于可伸縮的分布式提供更好的支持，減輕應(yīng)用程序管理諸多數(shù)據(jù)源的麻煩。
業(yè)務(wù)拆分
大型網(wǎng)站日益發(fā)展壯大，業(yè)務(wù)需求越來越復(fù)雜，使用分而治之手段分離整個網(wǎng)站的業(yè)務(wù)變成不同的產(chǎn)品線。具體到技術(shù)上，將一個網(wǎng)站拆分成許多不同的應(yīng)用，每個應(yīng)用獨(dú)立部署，而應(yīng)用與應(yīng)用之間通過超鏈接關(guān)聯(lián)，不過最多的還是通過訪問同一個數(shù)據(jù)存儲來構(gòu)成一個關(guān)聯(lián)的完整系統(tǒng)。
分布式服務(wù)
一個應(yīng)用系統(tǒng)需要執(zhí)行相同業(yè)務(wù)操作，那么可以將共同的業(yè)務(wù)提取出來，獨(dú)立部署，由這些可復(fù)用的業(yè)務(wù)連接數(shù)據(jù)庫，提供共用業(yè)務(wù)服務(wù)，而應(yīng)用系統(tǒng)只需要管理用戶界面，通過分布式調(diào)用共用業(yè)務(wù)服務(wù)完成具體業(yè)務(wù)操作。
大型網(wǎng)站結(jié)構(gòu)演化到這里，基本上大多數(shù)的技術(shù)問題都得以解決了，但是事物發(fā)展到一定的階段就會擺脫初衷向更強(qiáng)的方向發(fā)展。目前許多的大型網(wǎng)站都建立自己的云平臺，將計(jì)算作為一種資源進(jìn)行出售。
大型網(wǎng)站架構(gòu)演化歷經(jīng)了長時間磨練才發(fā)展如此，在過程中也是出現(xiàn)一些易步入的誤區(qū)
一味的追隨大公司解決方案，大公司的經(jīng)驗(yàn)和成功固然重要，但是不能盲目的追從，要與實(shí)際的具體業(yè)務(wù)需求有所改動；
為了技術(shù)而技術(shù)，網(wǎng)站技術(shù)是為業(yè)務(wù)而存在的，但是一味的追求新技術(shù)，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)技術(shù)之路越走越難；
企圖用技術(shù)解決所有問題，技術(shù)雖是解決業(yè)務(wù)問題的，但也不是萬能鑰匙，有些業(yè)務(wù)的問題也是可以通過業(yè)務(wù)手段解決。
本文名稱：不為技術(shù)而技術(shù)：大型網(wǎng)站架構(gòu)演化解析
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