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一、前言

一個成熟的大型網站（如淘寶、京東等）的系統(tǒng)架構并不是開始設計就具備完整的高性能、高可用、安全等特性，它總是隨著用戶量的增加，業(yè)務功能的擴展逐漸演變完善的，在這個過程中，開發(fā)模式、技術架構、設計思想也發(fā)生了很大的變化，就連技術人員也從幾個人發(fā)展到一個部門甚至一條產品線 。所以成熟的系統(tǒng)架構是隨業(yè)務擴展而完善出來的，并不是一蹴而就；不同業(yè)務特征的系統(tǒng)，會有各自的側重點，例如淘寶，要解決海量的商品信息的搜索、下單、支付，例如騰訊，要解決數(shù)億的用戶實時消息傳輸，百度它要處理海量的搜索請求，他們都有各自的業(yè)務特性，系統(tǒng)架構也有所不同。盡管如此我們也可以從這些不同的網站背景下，找出其中 共用的技術，這些技術和手段可以廣泛運行在大型網站系統(tǒng)的架構中，下面就通過介紹大型網站系統(tǒng)的演化過程，來認識這些技術和手段。

最初的架構，應用程序、數(shù)據庫、文件都部署在一臺服務器上，如圖：

二、應用、數(shù)據、文件分離

隨著業(yè)務的擴展，一臺服務器已經不能滿足性能需求，故將應用程序、數(shù)據庫、文件各自部署在獨立的服務器上，并且根據服務器的用途配置不同的硬件，達到最佳的性能效果。

三、利用緩存改善網站性能

在硬件優(yōu)化性能的同時，同時也通過軟件進行性能優(yōu)化，在大部分的網站系統(tǒng)中，都會利用緩存技術改善系統(tǒng)的性能，使用緩存主要源于熱點數(shù)據的存在，大部分網站訪問都遵循28原則（即80%的訪問請求，最終落在20%的數(shù)據上），所以我們可以對熱點數(shù)據進行緩存，減少這些數(shù)據的訪問路徑，提高用戶體驗。

緩存實現(xiàn)常見的方式是本地緩存、分布式緩存。當然還有CDN、反向代理等，這個后面再講。本地緩存，顧名思義是將數(shù)據緩存在應用服務器本地，可以存在內存中，也可以存在文件，OSCache就是常用的本地緩存組件。本地緩存的特點是速度快，但因為本地空間有限所以緩存數(shù)據量也有限。分布式緩存的特點是，可以緩存海量的數(shù)據，并且擴展非常容易，在門戶類網站中常常被使用，速度按理沒有本地緩存快，常用的分布式緩存是Memcached、Redis

應用服務器作為網站的入口，會承擔大量的請求，我們往往通過應用服務器集群來分擔請求數(shù)。應用服務器前面部署負載均衡服務器調度用戶請求，根據分發(fā)策略將請求分發(fā)到多個應用服務器節(jié)點。

常用的負載均衡技術硬件的有F5，價格比較貴，軟件的有LVS、Nginx、HAProxy。LVS是四層負載均衡，根據目標地址和端口選擇內部服務器，Nginx是七層負載均衡和HAProxy支持四層、七層負載均衡，可以根據報文內容選擇內部服務器，因此LVS分發(fā)路徑優(yōu)于Nginx和HAProxy，性能要高些，而Nginx和HAProxy則更具配置性，如可以用來做動靜分離（根據請求報文特征，選擇靜態(tài)資源服務器還是應用服務器）。

隨著用戶量的增加，數(shù)據庫成為大的瓶頸，改善數(shù)據庫性能常用的手段是進行讀寫分離以及分表，讀寫分離顧名思義就是將數(shù)據庫分為讀庫和寫庫，通過主備功能實現(xiàn)數(shù)據同步。分庫分表則分為水平切分和垂直切分，水平切換則是對一個數(shù)據庫特大的表進行拆分，例如用戶表。垂直切分則是根據業(yè)務不同來切換，如用戶業(yè)務、商品業(yè)務相關的表放在不同的數(shù)據庫中。

四、使用CDN和反向代理提高網站性能

假如我們的服務器都部署在成都的機房，對于四川的用戶來說訪問是較快的，而對于北京的用戶訪問是較慢的，這是由于四川和北京分別屬于電信和聯(lián)通的不同發(fā)達地區(qū)，北京用戶訪問需要通過互聯(lián)路由器經過較長的路徑才能訪問到成都的服務器，返回路徑也一樣，所以數(shù)據傳輸時間比較長。對于這種情況，常常使用CDN解決，CDN將數(shù)據內容緩存到運營商的機房，用戶訪問時先從最近的運營商獲取數(shù)據，這樣大大減少了網絡訪問的路徑。比較專業(yè)的CDN運營商有藍汛、網宿。

而反向代理，則是部署在網站的機房，當用戶請求達到時首先訪問反向代理服務器，反向代理服務器將緩存的數(shù)據返回給用戶，如果沒有沒有緩存數(shù)據才會繼續(xù)走應用服務器獲取，也減少了獲取數(shù)據的成本。反向代理有Squid，Nginx。

五、使用分布式文件系統(tǒng)

用戶一天天增加，業(yè)務量越來越大，產生的文件越來越多，單臺的文件服務器已經不能滿足需求。需要分布式的文件系統(tǒng)支撐。常用的分布式文件系統(tǒng)有NFS。

六、使用NoSql和搜索引擎

對于海量數(shù)據的查詢，我們使用nosql數(shù)據庫加上搜索引擎可以達到更好的性能。并不是所有的數(shù)據都要放在關系型數(shù)據中。 常用的NOSQL有mongodb和redis，搜索引擎有l(wèi)ucene。

七、將應用服務器進行業(yè)務拆分

隨著業(yè)務進一步擴展，應用程序變得非常臃腫，這時我們需要將應用程序進行業(yè)務拆分，如百度分為新聞、網頁、圖片等業(yè)務。 每個業(yè)務應用負責相對獨立的業(yè)務運作。業(yè)務之間通過消息進行通信或者同享數(shù)據庫來實現(xiàn)。

八、搭建分布式服務

這時我們發(fā)現(xiàn)各個業(yè)務應用都會使用到一些基本的業(yè)務服務，例如用戶服務、訂單服務、支付服務、安全服務，這些服務是支撐各業(yè)務應用的基本要素。我們將這些服務抽取出來利用分部式服務框架搭建分布式服務。淘寶的Dubbo是一個不錯的選擇。

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