大型网站技术架构演进路程

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大型网站技术架构演进路程

云管家chinaygj 2019-09-20 09:47:04 浏览612
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一、初始阶段

初始阶段访问量小,一台服务器就可以满足。
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应用程序、数据库、文件等 所有的资源都在一台服务器上。通常服务器操作系统使用 Linux,应用程序使用PHP开发,然后部署在Apache上,数据库使用MySQL。

二、应用服务与数据服务分

Q:越来越多的用户访问导致性能越来越差,越来越多的数据导致存储空间不足。
A:这时就需要将应用和数据分离。整个网站使用三台服务器:应用服务器、文件服务器和数据库服务器。
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三、使用缓存改善网站性能

Q:随着用户逐渐增多,数据库压力太大导致访问延迟,进而影响整个网站的性能。
A:大部分的业务访问集中在一小部分数据上,那么如果把这一小部分数据缓存在内存中,是不是就可以减少数据库的访问压力,提高整个网站的数据访问速度,改善数据库的写入性能了呢?
网站使用的缓存可以分为两种:本地缓存和远程缓存。
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四、使用应用服务器集群改善网站的并发处理能力

Q:使用缓存后,数据访问压力得到有效缓解,但是单一应用服务器能够处理的请求连接有限,在网站访问高峰期,应用服务器成为整个网站的瓶颈。
A:使用集群是网站解决高并发、海量数据问题的常用手段。增加服务器分担原有服务器的访问及存储压力。应用服务器实现集群是网站可伸缩集群架构设计中较为简单成熟的一种。
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五、数据库读写分离网站

Q:在使用缓存后,使绝大部分数据读操作访问都可以不通过数据库就能完成,但是仍有一部分读操作(缓存访问不命中、缓存过期)和全部的写操作需要访问数据库,在网站的用户达到一定规模后,数据库因为负载压力过高而成为网站的瓶颈。
A:目前大部分的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。
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应用服务器在写数据的时候,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,这样当应用服务器读数据的时候,就可以通过从数据库获得数据。为了便于应用程序访问读写分离后的数据库,通常在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。

六、使用反向代理和CDN加速网站响应

Q:用户规模越来越大,由于中国复杂的网络环境,不同地区的用户访问网站时,速度差别也极大。
A:网站需要加速网站访问速度。主要手段有使用CDN和反向代理。
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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;而反向代理则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CDN和反向代理的目的都是尽早返回数据给用户,一方面加快用户访问速度,另一方面也减轻后端服务器的负载压力。

七、使用分布式文件系统和分布式数据库系统

Q:随着业务的发展,读写分离不能满足需求。
A:使用分布式数据库、分布式文件系统。
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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。

八、使用NoSQL和搜索引擎

Q:随着网站业务越来越复杂,对数据存储和检索的需求也越来越复杂。
A:需要采用一些非关系数据库技术如NoSQL和非数据库查询技术,如搜索引擎。
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NoSQL和搜索引擎都是源自互联网的技术手段,对可伸缩的分布式特性具有更好的支持。
应用服务器则通过一个统一数据访问模块访问各种数据,减轻应用程序管理诸多数据源的麻烦。

九、业务拆分

大型网站为了应对日益复杂的业务场景,通过使用分而治之的手段将整个网站业务分成不同的产品线,如大型购物交易网站就会将首页、商铺、订单、买家、卖家等拆分成不同的产品线,分归不同的业务团队负责。具体到技术上,也会根据产品线划分,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。应用之间可以通过一个超链接建立关系(在首页上的导航链接每个都指向不同的应用地址),也可以通过消息队列进行数据分发,当然最多的还是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。
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十、分布式服务

随着业务拆分越来越小,存储系统越来越庞大,应用系统的整体复杂度呈指数级增加,部署维护越来越困难。由于所有应用要和所有数据库系统连接,在数万台服务器规模的网站中,这些连接的数目是服务器规模的平方,导致存数据库接资源不足,拒绝服务。
既然每一个应用系统都需要执行许多相同的业务操作,比如用户管理、商品管理等,那么可以将这些共用的业务提取出来,独立部署。由这些可复用的业务连接数据库,提供共用业务服务,而应用系统只需要管理用户界面,通过分布式服务调用共用业务服务完成具体业务操作。
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大型网站的架构演化到这里,基本上大多数的技术问题都得以解决,诸如跨数据中心的实时数据同步和具体网站业务相关的问题也都可以通过组合改进现有技术架构来解决。(更多有价值的知识,就在山东云管家)

但事物发展到一定阶段,就会拥有自身的发展冲动,摆脱其初衷,向着使自己更强大的方向发展。既然大型网站架构解决了海量数据的管理和高并发事务的处理,那么就可以把这些解决方案应用到网站自身以外的业务上去。我们看到目前许多大型网站都开始建设云计算平台,将计算作为一种基础资源出售,中小网站不需要再关心技术架构问题,只需要按需付费,就可以使网站随着业务的增长逐渐获得更大的存储空间和更多的计算资源。

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