Web应用的负载均衡、集群、高可用的解决方案---解决高并发

Web应用的负载均衡、集群、高可用的解决方案---解决高并发

架构学习之路——高可用高并发系统设计原则

网站服务架构

一、相关术语：

1.高并发：由于网站PV（page view）访问量大，单台服务器承载大量访问所带来的压力.所以利用负载均衡技术、反向代理技术、数据库集群、web服务器集群、Nosql分布式缓存技术等，以实现单台数据器不能达到的并发量。
2.分布式（distributed）：将同一程序的不同业务分布在不同的服务器。分布式中的每一个结点都可以做集群，而集群不一定就是分布式的。
3.集群（cluster）：用N台服务器构成一个松耦合的多处理器系统(对外来说，他们就是一个服务器)，它们之间通过网络实现通信。让N台服务器之间相互协作，共同承载一个网站的请求压力。
4.负载均衡(load balance)：根据某种负载策略把请求分发到集群中的每一台服务器上，让整个服务器群来处理网站的请求。
5.高可用（HA）： 在集群服务器架构中，当主服务器故障时，备份服务器能够自动接管主服务器的工作，并及时切换过去，以实现对用户的不间断服务。ps：这里我感觉它跟故障转移(failover)是一个意思。
6.正向代理:我们常说的代理也就是只正向代理，正向代理的过程，它隐藏了真实的请求客户端，服务端不知道真实的客户端是谁，客户端请求的服务都被代理服务器代替来请求，某些科学上网工具扮演的就是典型的正向代理角色。用浏览器访问http://www.google.com 时，被残忍的block，于是你可以在国外搭建一台代理服务器，让代理帮我去请求google.com，代理把请求返回的相应结构再返回给我。
7.反向代理：反向代理隐藏了真实的服务端，当我们请求 ww.baidu.com 的时候，就像拨打10086一样，背后可能有成千上万台服务器为我们服务，但具体是哪一台，你不知道，也不需要知道，你只需要知道反向代理服务器是谁就好了，ww.baidu.com 就是我们的反向代理服务器，反向代理服务器会帮我们把请求转发到真实的服务器那里去。Nginx就是性能非常好的反向代理服务器，用来做负载均衡。
8.session复制/共享
在访问系统的会话过程中，用户登录系统后，不管访问系统的任何资源地址都不需要重复登录，这里面servlet容易保存了该用户的会话(session)。如果两个tomcat(A、B)提供集群服务时候，用户在A-tomcat上登录，接下来的请求web服务器根据策略分发到B-tomcat，因为B-tomcat没有保存用户的会话(session)信息，不知道其登录，会跳转到登录界面。
这时候我们需要让B-tomcat也保存有A-tomcat的会话，我们可以使用tomcat的session复制实现或者通过其他手段让session共享。

二、网站架构服务；

对于访问量大的网站而言，将网站的各个部分拆分（分布式）分别部署到不同服务器（集群）上是很有必要的。例如将图片和web站点分开。一般而言，在网站的整个服务器部署上分为如下几种类型：
 1.文件服务器：一般存储系统的相关图片和文件，给各个子系统提供统一的文件调用
 2.代理服务器（负载均衡服务器）：一般使用linux+Nginx作为反向代理
 w3.eb服务器：net中最常用的Web服务器IIS，Mono中一般使用Nginx
 4.应用服务器：负责系统中各个业务逻辑的提供，比如用户中心，结算中心，支付中心等
 5.缓存服务器：提供MemCached缓存服务
 6.数据库服务器：负责网站数据的提供，一般为Sqlserver,mysql,oracle等
 

 三、几个组件：

1.apache
它是Apache软件基金会的一个开放源代码的跨平台的网页服务器，属于老牌的web服务器了，支持基于Ip或者域名的虚拟主机，支持代理服务器，支持安全Socket层(SSL)等等，目前互联网主要使用它做静态资源服务器，也可以做代理服务器转发请求(如：图片链等)，结合tomcat等servlet容器处理jsp。
2.nginx
俄罗斯人开发的一个高性能的 HTTP和反向代理服务器。由于Nginx 超越 Apache 的高性能和稳定性，使得国内使用 Nginx 作为 Web 服务器的网站也越来越多，其中包括新浪博客、新浪播客、网易新闻、腾讯网、搜狐博客等门户网站频道等，在3w以上的高并发环境下，ngnix处理能力相当于apache的10倍。
3.lvs
Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。由毕业于国防科技大学的章文嵩博士于1998年5月创立，可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。了解更多，访问官网：http://zh.linuxvirtualserver.org/。
4.HAProxy
HAProxy提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理，支持虚拟主机，它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点， 这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在当前的硬件上，完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中， 同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上.
5.keepalived
这里说的keepalived不是apache或者tomcat等某个组件上的属性字段，它也是一个组件，可以实现web服务器的高可用(HA high availably)。它可以检测web服务器的工作状态，如果该服务器出现故障被检测到，将其剔除服务器群中，直至正常工作后，keepalive会自动检测到并加入到服务器群里面。实现主备服务器发生故障时ip瞬时无缝交接。它是LVS集群节点健康检测的一个用户空间守护进程，也是LVS的引导故障转移模块（director failover）。Keepalived守护进程可以检查LVS池的状态。如果LVS服务器池当中的某一个服务器宕机了。keepalived会通过一 个setsockopt呼叫通知内核将这个节点从LVS拓扑图中移除。
Keepalived详解：https://my.oschina.net/piorcn/blog/404644
6.memcached
它是一个高性能分布式内存对象缓存系统。当初是Danga Interactive为了LiveJournal快速发展开发的系统，用于对业务查询数据缓存，减轻数据库的负载。其守护进程(daemon)是用C写的，但是客户端支持几乎所有语言(客户端基本上有3种版本[memcache client for java;spymemcached;xMecache])，服务端和客户端通过简单的协议通信；在memcached里面缓存的数据必须序列化。
7.terracotta
是一款由美国Terracotta公司开发的著名开源Java集群平台。它在JVM与Java应用之间实现了一个专门处理集群功能的抽象层，允许用户在不改变系统代码的情况下实现java应用的集群。支持数据的持久化、session的复制以及高可用(HA)。详细参考：http://topmanopensource.iteye.com/blog/1911679