学习笔记—- 站架构的思路(三)

一.大型 站软件系统的特点：

高并发，大流量
高可用：系统7*24小时不间断服务。
海量数据：需要大量服务器
用户广泛， 络情况复杂
安全环境恶略：互联 的开放性导致 站容易受到攻击
需求快速变更，发布频繁：和传统软件的版本发布频率不同，互联 产品为快速适应市场，满足用户需求，其产品发布率极高。
渐进式发展：几乎所有的大型互联 站都是从一个小型 站开始

二.初试阶段的 站架构：

小型 站应用服务器：应用程序、文件、数据库

三.应用服务与数据服务分离：

随着 站业务的发展，一台服务器逐渐不能满足需求：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。这时就需要应用和数据分离。

应用和数据分离后整个 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。

应用服务器：需要处理大量的业务逻辑，因此需要强大的CPU；
数据库服务器:需要快速磁盘检索和数据缓存，因此需要更快的硬盘和更大的内存。
文件服务器：需要存储大量用户上传的文件，因此需要更大的硬盘。

四.使用缓存改善 站性能：

虽然并发处理能力和数据存储空间得到了很大的改善，但是随着用户量的逐渐增多，
数据库压力太大导致访问延迟，进而影响整个 站的性能，用户体验受到影响。
此时就需要使用缓存技术了，使用缓存改善 站性能。
缓存：本地缓存、分布式远程缓存。
本地缓存的速度更块一点，但是受到应用服务器内存的限制，其缓存数据量有限，
而且会出现和应用程序争内存的情况。
远程分布式缓存可以使用集群的方式，部署大内存的服务器作为专门的缓存服务器，
可以在理论上做到不受内存容量限制的缓存服务。
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 站访问高峰期时，应用服务器将成为整个 站的瓶颈。

五.使用应用服务器集群改善 站的并发处理能力：

此时可以使用应用服务器集群来改善 站的并发处理能力。
当一台服务器的处理能力、存储空间不足时，不要企图去换一台强大的服务器，都满足不了
站持续增长的业务需求。还不如再增加一台服务器分担原有服务器的访问及存储压力。

可伸缩性：只要能通过增加一台服务器的方式改善负载压力，就可以同样的方式持续增加服务器不断改善系统性能。应用服务器实现集群是 站可伸缩集群架构设计中较为简单成熟的一种。
通过负载均衡调度服务器，可将来自用户浏览器的访问请求分发到应用服务器集群中的任何一台服务器上，如果有更多的用户，就在集群中加入更多的应用服务器，使用应用服务器的负载压力不再成为整个 站的瓶颈。

六.数据库读写分离：

站在使用缓存后，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 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 站的瓶颈。
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，来实现数据库读写分离，从而改善数据库负载压力。

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数据库，这样当应用服务器读写数据的时候，就可以通过从数据库获取的数据。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应用透明。

七.使用反向代理和CDN加速 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 站提供商的机房，使用户在请求服务时，可以从距离自己最近的 站提供商机房获取数据；而反向代理则部署在 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的负载压力。

八.使用分布式文件系统和分布式数据库系统：

任何强大的单一服务器都满足不了大型 站持续增长的业务需求。

数据库经过读写分离后，从一台服务器拆分成两台服务器，但是随着 站业务的发展依然不能满足需求，这时需要使用分布式数据库，文件系统也是一样，需要使用分布式文件系统。
分布式数据库是 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。不带不得以时， 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。

九.使用NoSql和搜索引擎：

可对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。

十.业务拆分：

大型 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 站业务分成不同的产品线。

具体到技术上，也会根据产品线划分，将一个 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，也可以通过消息队列进行数据分发，当然最多的还是通过同一数据存储系统来构成一个关联的完整系统。

十一.分布式服务：

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，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管理，通过分布式服务调用共用业务服务完成具体业务操作。