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架构设计漫长路
最佳实践我来数
千万并发没问题
要点首推数据库
SQL语句要优化
索引创建有艺术
三大范式不可废
冗余字段难维护
查询过多怎么办
缓存使用是本固
频繁访问不用怕
每秒数千扛得住
更新插入可延迟
消息队列来辅助
满天消息不乱飞
定向收集捋清楚
Java代码执行快
阻塞瓶颈是同步
降低同步锁优化
请求处理畅无阻
以上全部做到后
还需WebServer来分布
Nginx好选择
多台Server同服务
神马框架皆浮云
分层设计是目标
各司其职降耦合
海量并发齐用武
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- 1、Web层
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主体架构可以基于 Struts 1.X/2.X，当然有很多更好的控制层框架供选择，以快速敏捷为准则吧。
抽象出核心库封装 控制器和中间层的操作。
在大规模集群环境下，session复制会引起严重的性能问题。考虑用 集群缓存 + cookie验证 代替session实现权限控制吧。
2、Cache层
配置 Memcache 组成集群缓存
对 Memcache 客户端进行封装
Memcached 节点组成池，调用示意：opList (BizName, 策略 ...)
3、中间层
“中间层”可以理解为基于应用和数据之间的层次。它被设计用来为Web应用提供：数据缓存 和 对应用透明的数据访问——即应用不需要考虑数据表拆分的问题。以服务的方式提供对存储层的高性能调用以及分布式计算。可供选择的框架：ICE 、Hadoop 直接基于Memcache开发（减少复杂度，推荐）
4、存储
推荐MySQL，理由：免费，经过实践检验，有大量成熟的案例、解决方案、技术支持。
小规模：一个 data table 维护存储服务器阵列，内容 -> mount ……
大规模：Master-Slave模式+mysql Proxy，实现数据库读写分离。在中间层的包装下，可做如下扩展，以支持更大规模的数据存取：
数据库/表水平拆分，例 User -> User33% + User33% + User34%
数据库/表垂直拆分，例 User -> UserBaseInfo + UserAddrInfo
也可考虑使用 LongStore (龙存) 解决方案，由龙存管理存储阵列……
5、部署
划分子域名，每个子域名一个Web应用包，互不干扰
静态资源（css, js, image ...）使用专门的静态服务器
6、负载均衡
小规模：DNS轮询。
大规模：F5， 2*X 台F5服务器，F5是L4/L7层交换机，每台至少可处理200万连接（与服务器内存有关）。
Ngnix是L7层交换，LVS负载均衡也是一种方案
7、Web中间件选择
Tomcat - 最高400并发
Apache - 最高2000并发
Ngnix - 优于Apache
采用方案：Ngnix + Resin ，理由：
Resin提供更为快速的servlet引擎 - 选择Resin。
gzip问题 - Resin在单独处理gzip时存在内存溢出的隐患，因此要加一层 Ngnix。
Ngnix 能减少单独使用Resin时的内存占用 - Resin建立1000个连接使用1000个线程；加Ngnix后，透过其“异步连接”、“建立长连接”机制使Resin内存压力大大减小。
Ngnix 针对Linux系统有性能优化措施 - 0 Copy, send file ...
因此采用：1 Ngnix + 1 Resin，一对一。
静态服务器采用：Squid + Apache, why? because Squid has cache ability ...
新变化 - Nginx从0.7.48版本开始，支持了类似Squid的缓存功能。这个缓存是把URL及相关组合当作Key，用md5编码哈希后保存在硬盘上，所以它可以支持任意URL链接，同时也支持 404/301/302 这样的非200状态码。虽然目前官方的Nginx Web缓存服务只能为指定URL或状态码设置过期时间，不支持类似Squid的PURGE指令，手动清除指定缓存页面，但是，通过一个第三方的Nginx 模块，可以清除指定URL的缓存。
Nginx的Web缓存服务主要由proxy_cache相关指令集和fastcgi_cache相关指令集构成，前者用于反向代理时，对后端内容源服务器进行缓存，后者主要用于对FastCGI的动态程序进行缓存。两者的功能基本上一样。
最新的Nginx 0.8.31版本，proxy_cache和fastcgi_cache已经比较完善，加上第三方的ngx_cache_purge模块（用于清除指定 URL的缓存），已经可以完全取代Squid。有的网站已经在生产环境使用了 Nginx 的 proxy_cache 缓存功能超过两个月，十分稳定，速度不逊于 Squid。
在功能上，Nginx已经具备Squid所拥有的Web缓存加速功能、清除指定URL缓存的功能。而在性能上，Nginx对多核CPU的利用，胜过 Squid不少。另外，在反向代理、负载均衡、健康检查、后端服务器故障转移、Rewrite重写、易用性上，Nginx也比Squid强大得多。这使得一台Nginx可以同时作为"负载均衡服务器"与"Web缓存服务器"来使用。以下是配置片段供参考：
http
{
...
client_body_buffer_size 512k;
proxy_connect_timeout 5;
proxy_read_timeout 60;
proxy_send_timeout 5;
proxy_buffer_size 16k;
proxy_buffers 4 64k;
proxy_busy_buffers_size 128k;
proxy_temp_file_write_size 128k;
...
#注：proxy_temp_path和proxy_cache_path指定的路径必须在同一分区
proxy_temp_path /data0/proxy_temp_dir;
#设置Web缓存区名称为cache_one，内存缓存空间大小为200MB，1天清理一次缓存，硬盘缓存空间大小为30GB。
proxy_cache_path /data0/proxy_cache_dir levels=1:2 keys_zone=cache_one:200m inactive=1d max_size=30g;
}
server
{
...
location /
{
#如果后端的服务器返回502、504、执行超时等错误，自动将请求转发到upstream负载均衡池中的另一台服务器，实现故障转移。
proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;
proxy_cache cache_one;
#对不同的HTTP状态码设置不同的缓存时间
proxy_cache_valid 200 304 12h;
proxy_cache_valid 301 302 1h;
#以域名、URI、参数组合成Web缓存的Key值，Nginx根据Key值哈希，存储缓存内容到二级缓存目录内
proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_pass http://backend_server;
expires 1d;
}
#用于清除缓存，假设一个URL为http://192.168.1.44/test.txt，通过访问http://192.168.4.44/purge/test.txt就可以清除该URL的缓存。
location ~ /purge(/.*)
{
#设置只允许指定的IP或IP段才可以清除URL缓存。
allow 127.0.0.1;
allow 192.168.0.0/16;
deny all;
proxy_cache_purge cache_one $host$1$is_args$args;
}
#扩展名以.PHP、.jsp、.cgi结尾的动态应用程序不缓存。
location ~ .*\.(php|jsp|cgi)?$
{
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_pass http://backend_server;
}
}
同时，对于影响页面展现的静态资源，例如：css, js 等可以放在具有优质带宽的IDC（IDC=互联网数据中心，优质/高速的带宽也比较贵，正所谓一份价钱一分货）；其他的静态资源，如图片等可以放在价格相对低廉的IDC中，以域名区分两种静态资源，节省每一分钱。
8、网络拓扑图
/ Ngnix - 1:1 - Resin
F5 --
\ Squid - 1:n - Apache
9、监控统计平台
业务统计 - 用户访问统计
软件性能 - 应用系统监控，例如：请求响应时间……
硬件/网络性能 - Ganglia监控
10、其它要点
IE浏览器对同一域名（包括子域名）只能建立2个连接，连接多了只能排队……
双F5架构，两台职能划分不同，镜像，心跳接管……
Raid存储阵列……
linux操作系统及其优化……
我在CERNET做过拨号接入平台的搭建，而后在Yahoo&3721从事过搜索引擎前端开发，又在MOP处理过大型社区猫扑大杂烩的架构升级等工作，同时自己接触和开发过不少大中型网站的模块，因此在大型网站应对高负载和并发的解决方案上有一些积累和经验，可以和大家一起探讨一下。
一个小型的网站，比如个人网站，可以使用最简单的html静态页面就实现了，配合一些图片达到美化效果，所有的页面均存放在一个目录下，这样的网站对系统架构、性能的要求都很简单，随着互联网业务的不断丰富，网站相关的技术经过这些年的发展，已经细分到很细的方方面面，尤其对于大型网站来说，所采用的技术更是涉及面非常广，从硬件到软件、编程语言、数据库、WebServer、防火墙等各个领域都有了很高的要求，已经不是原来简单的html静态网站所能比拟的。
大型网站，比如门户网站。在面对大量用户访问、高并发请求方面，基本的解决方案集中在这样几个环节：使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器。但是除了这几个方面，还没法根本解决大型网站面临的高负载和高并发问题。
上面提供的几个解决思路在一定程度上也意味着更大的投入，并且这样的解决思路具备瓶颈，没有很好的扩展性，下面我从低成本、高性能和高扩张性的角度来说说我的一些经验。
1、HTML静态化
其实大家都知道，效率最高、消耗最小的就是纯静态化的html页面，所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现，这个最简单的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站，我们无法全部手动去挨个实现，于是出现了我们常见的信息发布系统CMS，像我们常访问的各个门户站点的新闻频道，甚至他们的其他频道，都是通过信息发布系统来管理和实现的，信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面，还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能，对于一个大型网站来说，拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
除了门户和信息发布类型的网站，对于交互性要求很高的社区类型网站来说，尽可能的静态化也是提高性能的必要手段，将社区内的帖子、文章进行实时的静态化，有更新的时候再重新静态化也是大量使用的策略，像Mop的大杂烩就是使用了这样的策略，网易社区等也是如此。目前很多博客也都实现了静态化，我使用的这个Blog程序WordPress还没有静态化，所以如果面对高负载访问，www.toplee.com一定不能承受
同时，html静态化也是某些缓存策略使用的手段，对于系统中频繁使用数据库查询但是内容更新很小的应用，可以考虑使用html静态化来实现，比如论坛中论坛的公用设置信息，这些信息目前的主流论坛都可以进行后台管理并且存储再数据库中，这些信息其实大量被前台程序调用，但是更新频率很小，可以考虑将这部分内容进行后台更新的时候进行静态化，这样避免了大量的数据库访问请求。
在进行html静态化的时候可以使用一种折中的方法，就是前端使用动态实现，在一定的策略下进行定时静态化和定时判断调用，这个能实现很多灵活性的操作，我开发的台球网站故人居(www.8zone.cn)就是使用了这样的方法，我通过设定一些html静态化的时间间隔来对动态网站内容进行缓存，达到分担大部分的压力到静态页面上，可以应用于中小型网站的架构上。故人居网站的地址：http://www.8zone.cn，顺便提一下，有喜欢台球的朋友多多支持我这个免费网站:)
2、图片服务器分离
大家知道，对于Web服务器来说，不管是Apache、IIS还是其他容器，图片是最消耗资源的，于是我们有必要将图片与页面进行分离，这是基本上大型网站都会采用的策略，他们都有独立的图片服务器，甚至很多台图片服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力，并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃。
在应用服务器和图片服务器上，可以进行不同的配置优化，比如Apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持，尽可能少的LoadModule，保证更高的系统消耗和执行效率。
我的台球网站故人居8zone.cn也使用了图片服务器架构上的分离，目前是仅仅是架构上分离，物理上没有分离，由于没有钱买更多的服务器:)，大家可以看到故人居上的图片连接都是类似img.9tmd.com或者img1.9tmd.com的URL。
另外，在处理静态页面或者图片、js等访问方面，可以考虑使用lighttpd代替Apache，它提供了更轻量级和更高效的处理能力。
3、数据库集群和库表散列
大型网站都有复杂的应用，这些应用必须使用数据库，那么在面对大量访问的时候，数据库的瓶颈很快就能显现出来，这时一台数据库将很快无法满足应用，于是我们需要使用数据库集群或者库表散列。
在数据库集群方面，很多数据库都有自己的解决方案，Oracle、Sybase等都有很好的方案，常用的MySQL提供的Master/Slave也是类似的方案，您使用了什么样的DB，就参考相应的解决方案来实施即可。
上面提到的数据库集群由于在架构、成本、扩张性方面都会受到所采用DB类型的限制，于是我们需要从应用程序的角度来考虑改善系统架构，库表散列是常用并且最有效的解决方案。我们在应用程序中安装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离，不同的模块对应不同的数据库或者表，再按照一定的策略对某个页面或者功能进行更小的数据库散列，比如用户表，按照用户ID进行表散列，这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好的扩展性。sohu的论坛就是采用了这样的架构，将论坛的用户、设置、帖子等信息进行数据库分离，然后对帖子、用户按照板块和ID进行散列数据库和表，最终可以在配置文件中进行简单的配置便能让系统随时增加一台低成本的数据库进来补充系统性能。
4、缓存
缓存一词搞技术的都接触过，很多地方用到缓存。网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。这里先讲述最基本的两种缓存。高级和分布式的缓存在后面讲述。
架构方面的缓存，对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的mod_proxy缓存模块，也可以使用外加的Squid进行缓存，这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。
网站程序开发方面的缓存，Linux上提供的Memcached是常用的缓存方案，不少web编程语言都提供memcache访问接口，php、perl、c和java都有，可以在web开发中使用，可以实时或者Cron的把数据、对象等内容进行缓存，策略非常灵活。一些大型社区使用了这样的架构。
另外，在使用web语言开发的时候，各种语言基本都有自己的缓存模块和方法，PHP有Pear的Cache模块和eAccelerator加速和Cache模块，还要知名的Apc、XCache（国人开发的，支持！）php缓存模块，Java就更多了，.net不是很熟悉，相信也肯定有。
5、镜像
镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式，镜像的技术可以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异，比如ChinaNet和EduNet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点，数据进行定时更新或者实时更新。在镜像的细节技术方面，这里不阐述太深，有很多专业的现成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路，比如Linux上的rsync等工具。
6、负载均衡
负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的终极解决办法。
负载均衡技术发展了多年，有很多专业的服务提供商和产品可以选择，我个人接触过一些解决方法，其中有两个架构可以给大家做参考。另外有关初级的负载均衡DNS轮循和较专业的CDN架构就不多说了。
6.1 硬件四层交换
第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息，根据应用区间识别业务流，将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。 第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。
在硬件四层交换产品领域，有一些知名的产品可以选择，比如Alteon、F5等，这些产品很昂贵，但是物有所值，能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。Yahoo中国当初接近2000台服务器使用了三四台Alteon就搞定了。
6.2 软件四层交换
大家知道了硬件四层交换机的原理后，基于OSI模型来实现的软件四层交换也就应运而生，这样的解决方案实现的原理一致，不过性能稍差。但是满足一定量的压力还是游刃有余的，有人说软件实现方式其实更灵活，处理能力完全看你配置的熟悉能力。
软件四层交换我们可以使用Linux上常用的LVS来解决，LVS就是Linux Virtual Server，他提供了基于心跳线heartbeat的实时灾难应对解决方案，提高系统的鲁棒性，同时可供了灵活的虚拟VIP配置和管理功能，可以同时满足多种应用需求，这对于分布式的系统来说必不可少。
一个典型的使用负载均衡的策略就是，在软件或者硬件四层交换的基础上搭建squid集群，这种思路在很多大型网站包括搜索引擎上被采用，这样的架构低成本、高性能还有很强的扩张性，随时往架构里面增减节点都非常容易。这样的架构我准备空了专门详细整理一下和大家探讨。
总结：
对于大型网站来说，前面提到的每个方法可能都会被同时使用到，Michael这里介绍得比较浅显，具体实现过程中很多细节还需要大家慢慢熟悉和体会，有时一个很小的squid参数或者apache参数设置，对于系统性能的影响就会很大，希望大家一起讨论，达到抛砖引玉之效。
