服务器端架构的演进

适用对象

1、一直从事企业开发的人员
  2、刚刚接触互联网行业的技术人员
  3、其他想了解互联网服务端技术架构的人(互联网行业的老手就免啦)

写在前面

通过本文,可以让读者对服务端架构的演进有个初步的认知与了解。不能,也不可能只是读了几篇文章就完全了解互联网服务器端架构的细节,这是一个长期积累、实践与学习的过程。

演进

简单的单机

最开始搭建一个系统的时候,功能比较简单,访问人数也比较少,所以怎么简单,怎么来。此时我们的系统是这样的:


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简单的单机

  在一个服务器上,搭建应用系统与数据库,有的连数据库都不需要。一切都在一个机器上搞定,简单快捷。但随着业务的增加,数据库与应用系统都会去争夺那些有限的系统资源,此时这样的设计就已经无法满足我们的需要了。

应用和数据分离

为了解决系统资源竞争的问题,我们需要将应用与数据进行拆分,拆分为应用服务器与数据库服务器,分开部署。


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应用和数据分离

  应用服务器与数据库服务器分离,有效的解决了资源竞争的问题,因为竞争不存在了,并发能力会有显著的提高。但当访问量继续增加,会导致数据库服务器的访问压力加大,为了减轻数据库服务器的压力我们需要引入缓存。

引入缓存

缓存有两种,一种是本地缓存;一种是缓存服务器(比如,利用memcache或Tair构建的缓存服务器)。不要认为缓存服务器一定好,很多时候缓存服务器也会成为系统的瓶颈(毕竟存在远程调用),而此时本地缓存倒是成为了一个不错的解决方案。总之要按需选择。其实只要缓存的量不是很大,那么使用本地缓存会带来更好的效率,对于多集群的系统,需要一些技巧,后续再说。

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缓存

  以上是引入缓存之后的架构。缓存能很好的解决热点数据的访问问题(2/8法则),从而减轻DB的压力。不过随之而来的是另外的问题,当前的架构,在应用部署时是不能对外提供服务的。同时单一应用服务器访问数也会成为性能。所以我们引入集群。

集群与负载均衡

多个应用服务器对外提供相同的功能,我们把这些服务器叫做一个集群。引入集群之后意味着我们有很多机器,那如何控制前端的访问呢?此时负载均衡服务器(可以利用nginx)就可以发挥作用了,对请求进行调度。


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集群

  从单机到多机(集群),为应用以后的扩展奠定了基础,当发现应用系统成为瓶颈时,可以通过增加新的应用服务器到集群中,从而很好的解决该问题。
随着业务的发展,我们会发现我们的系统越来越大,系统大了之后,每次有什么改动,都要把整个应用发布一遍,即使只修改了一个类文件,为了在报表中增加一个新列。为了控制应用的大小与解耦,我们需要将应用拆分,应用的拆分会带来系统效率的下降(增加了远程调用),但通过集群,可以弥补此问题。

应用拆分

将之前的应用拆分为用户应用服务器集群(应用A)与支付服务器集群(应用B),省略了负载均衡服务器。各个应用服务器集群之间都对外提供独立服务,同时各个应用服务器集群之间也会有交互。


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应用拆分

  随着业务增长,我们可以将应用继续拆分,比如再拆分出来报表服务等。
  此时应用层已经具有很好的扩展性了。

DB改造

现在我们再来看看DB是不是可以进行一些改造。虽然已经有了缓存服务器,但访问量的增加最终还是会暴露数据库服务器的压力。为了缓解数据库的压力,我们常用的方法是读写分离。


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DB改造

  这样的设计会大大减少数据库服务器的压力。当然我们还可以利用分库,分表等方案来进一步提升性能。请自行Google。

增加消息服务器

为了进一步提高系统的并发处理能力以及结构系统之间的依赖,我们可以增加消息服务器(如:ActiveMQ)。


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消息服务器

  通过这种方式,系统之间不会存在强依赖,而是通过消息服务器来完成请求。

总结

至此我们的系统架构已经比较完善了,可以处理比较高的并发,并能提供较好的吞吐。当然,还有更进一步的改进,比如,缓存方面的CDN与反向代理,页面缓存;NOSQL;对数据链接优化的统一DB访问层;搜索引擎的引入;离线数据分析技术等,这些都需要根据具体的业务与场景来选择了,在此不做叙述。

写在最后

每次的演进其实并不会一帆风顺,总会遇到一些这样活那样的问题。比如应用服务器之间的session问题;缓存服务器的单点问题;应用增加之后的数据库连接问题等,针对以上问题,现在都已经有了很成熟的解决方案了,需要我们去学习与研究。如果忽略这些,那么它一定会成为我们架构道路上的一个坑,遇到坑不怕,遇到了,去解决就可以了。但如果明明知道有坑,你还去跳,那就是你的错了。

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不要入坑

最后的最后,请记住:知识是慢慢积累的,欲速则不达。

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