大型网站技术架构_1. 大型网站架构演化

大型网站技术架构

1. 大型网站架构演化

传统企业应用系统面对的挑战：

1. 功能性需求：复杂变化的业务逻辑；
2. 非功能性需求：超大量的用户访问和海量的数据处理。

1.1 大型网站软件系统特点

大型网站软件系统特点

1.2 大型网站架构演化发展历程

1⃣️ 初始阶段的网站架构

初始阶段的网站架构

特点

• 应用程序、数据库、文件等所有的资源都部署在一台服务器上。
• 通常使用免费开源的系统架构，如 LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP）。

2⃣️ 应用服务和数据服务分离

应用服务和数据服务分离

特点

• 应用和数据分离，包含：应用服务器、文件服务器、数据库服务器。
• 应用服务器需要处理大量的业务逻辑，需要更快更强大的CPU。
• 数据库服务器需要快速磁盘检索和数据缓存，需要更大的硬盘和内存。
• 文件服务器需要存储大量用户上传的文件，需要更大的硬盘。

3⃣️ 使用缓存改善网站性能

网络访问特点的二八定律：80%的业务访问集中在20%的数据上。

提前将频繁访问的部分数据缓存在内存中，以减少数据库访问压力，提高网站访问速度，改善数据库的写入性能。

网站使用的两种缓存：

1. 应用服务器上的本地缓存；
2. 分布式缓存服务器上的远程缓存；

网站使用缓存

特点

• 使用缓存来减少数据库的访问压力。

4⃣️ 使用应用服务器集群改善网站的并发处理能力

应用服务器集群部署

特点

• 使用负载均衡调度服务器实现集群。
• 使用集群是解决网站高并发，海量数据问题的常用手段。
• 应用服务器实现集群是网站可伸缩集群架构设计的简单成熟的方式。

5⃣️ 数据库读写分离

主流数据库都提供主从热备功能，通过配置两台数据库主从关系，可以将一台数据库服务器的数据更新同步到另一台服务器上。网站利用数据库的这一功能，实现数据库读写分离，从而改善数据库负载压力。

数据库读写分离

特点

• 应用服务器写数据访问主数据库，主数据库通过主从复制机制将数据更新同步到从数据库。
• 应用服务器读数据库时，访问从数据库。
• 应用服务器端使用专门的数据访问模块，使数据库读写分离对应用透明。

6⃣️ 使用反向代理和CDN加速网站响应

CDN 和反向代理的基本原理都是缓存，区别在于：

• CDN 部署在网络提供商的机房，使用户在请求网站服务时，可以从距离自己最近的网络提供商机房获取数据；
• 反向代理部署在网站的中心机房，当用户请求到达中心机房后，首先访问的服务器是反向代理服务器，如果反向代理服务器中缓存着用户请求的资源，就将其直接返回给用户。

使用反向代理和CDN

特点

• 使用反向代理和 CDN 的目的是尽早返回数据给用户，一方面加快用户访问速度，另一方面减轻后端服务器的负载压力。

7⃣️ 使用分布式文件系统和分布式数据库系统

分布式数据库是网站数据库拆分的最后手段，只有在单表数据规模非常庞大的时候才使用。不到不得已时，网站更常用的数据库拆分手段是业务分库，将不同业务的数据库部署在不同的物理服务器上。

使用分布式文件和分布式数据库服系统

8⃣️ 使用 NoSQL 和搜索引擎

对数据存储和检索的需求变复杂时，需要采用非关系型数据库技术如 NoSQL 和非数据库查询技术如搜索引擎。

使用 NoSQL 系统和搜索引擎

9⃣️ 业务拆分

使用分而治之的手段将整个网站业务分成不同的产品线。根据产品线划分，将一个网站拆分成许多不同的应用，每个应用独立部署维护。

通过消息队列进行数据分发。

通过访问同一个数据存储系统来构成一个关联的完整系统。

业务拆分

分布式服务

将可复用的相同的业务操作提取出来，部署为公共业务服务，应用系统通过分布式服务调用共用业务服务完成具体业务操作。

分布式服务

1.3 大型网站架构演化的价值观

网站的价值在于它能为用户提供什么价值，在于网站能做什么，而不在于它是怎么做的。

• 大型网站技术架构的核心价值——随网站所需灵活应对。
• 驱动大型网站技术发展的主要力量——网站的业务发展。
• 不要企图用技术解决所有问题：技术是用来解决业务问题的，而业务的问题，也可以通过业务的手段去解决。（如：12306 的售票排队机制、整点售票调整为分时段售票）。

参考

• 大型网站技术架构
• 分布式架构的演进过程
• 中大型网站技术架构演变过程
• 阿里 P9 架构师简述从单机至亿级流量大型网站系统架构的演进过程
• 构建高并发高可用的电商平台架构实践
• 在云端扩展应用程序的 21 种方法