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1千用户与1千万用户的网站系统架构区别?

2016-06-28 12:44:15

软件外包需求洽谈的过程中,往往需要根据客户期望的网站并发量来评估工作量,客户往往都想要更多的并发量,更多并发量也意味着更多的工作量,本文就一步一步告诉大家,1千并发与1千万并发的网站系统架构有什么区别?

既然说的是大型网站架构,那么架构的背后自然是解决人因面对大型网站特性而带来的问题。这样可以先给大家说下大型网站的特性,这些特性带来的问题就是人要解决的问题

  1. 高并发、大流量:PV 量巨大;

  2. 高可用:7*24 小时不间断服务;

  3. 海量数据:文件数目分分钟 xxTB;

  4. 用户分布广泛,网络情况复杂:网络运营商;

  5. 安全环境恶劣:黑客的攻击;

  6. 需求快速变更,发布频繁:快速适应市场,满足用户需求;

  7. 渐进式发展:慢慢地运营出大型网站;

大型网站目标

既然说到了大型网站的特性,那么解决这些特性带来的问题要达到什么目标呢?如下:

一步步带你,如何网站架构

大型网站架构目标

每个目标背后面临着技术、设计、维护等诸多方面的挑战; 而目标本身的期望值也会根据实际情况进行调整,这也意味着网站架构建设是个不断调整的过程。

有了问题,也定了伟大的目标,那么网站在不同阶段面对不同的问题,是如何解决的?又是如何一步步成长为大型网站架构,实现这些伟大的目标呢?

如何网站架构

首先,什么是大型网站架构呢?

其实大型网站架构的概念对于每一个开发者来说很笼统、很模糊,正如盲人摸象,看到的、了解到的只是很小的一部分,大部分情况下我们只是负责架构中的一小块内容,所以很难清晰地给出具体定义。这就是所谓“不识庐山真面目 只缘身在此山中”的尴尬吧。所以我们要跳出来,站在宏观的角度,从整体到细节实现来认识大型网站架构。

那么从宏观的角度怎么去认识大型网站架构呢?正如前面几篇《细品架构系列》所描述对架构的认识,按照问题识别—>概念认知—>架构切分的思路,来分析大型网站架构的诞生:

  1. 问题识别:当前什么问题、谁的问题、问题边界;

  2. 概念认知:通过分析问题,会产生哪些概念,统一概念认知,达成沟通交流规范;

  3. 架构切分:根据概念来解决问题,如何架构切分,产生哪些架构,提出具体解决方案;

PS:上面的三个步骤具体如何识别、认知、切分,请详细参考前面几篇《细品架构系列》文章,可能使你会对架构有重新的认识。

在进行分析大型网站架构的演进之路前,首先我们要明确的两个价值观:

  1. 核心价值:随网站所需灵活应对;大型网站不是从无到有一步就搭建好一个大型网站,而是能够伴随小型网站业务的渐进发展,慢慢地演化成一个大型网站;

  2. 驱动力量:网站的业务发展—业务成就了技术,事业成就了人,而不是相反;

还有,大型网站架构演进必须避免的几个误区:

  1. 一味追随大公司的解决方案;

  2. 为了技术而技术–>常见问题;

  3. 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;

架构体系演进

单机时代

草根时期,快速开发网站并上线。当然,通常只是先试水,用户规模也没有形成,经济能力和投入也非常有限应用程序、数据库、文件等所有资源都集中在一台 Server上,典型案例:基于 LAMP 架构的 PHP 网站;

一步步带你,如何网站架构

单机时代(纯依赖RDBMS)

优点:简单、快速迭代达成业务目标;

缺点:存在单点、谈不上高可用;

技术点:应用设计要保证可扩展;

缓存出场

有一定的业务量和用户规模了,想提升网站速度,于是,缓存出场了

一步步带你,如何网站架构

单机时代+缓存出场

优点:简单有效、方便维护;

缺点:存在单点、谈不上高可用;

技术点:客户端(浏览器)缓存、前端页面缓存、页面片段缓存、本地数据缓存/数据库缓存、远程缓存;

如上图,缓存可以分为:

  1. 页面缓存:客户端缓存,减少对网站的访问;

  2. 本地缓存:访问速度快,但数据量有限,减少对DB查询;

  3. 远程缓存:远程访问,可以集群,因此容量不受限制;

数据服务与应用分离

市场反响还不错,用户量每天在增长,数据库疯狂读写,逐渐发现一台服务器快撑不住了。于是,决定把数据服务和APP做分离

一步步带你,如何网站架构

数据服务与应用分离

优点:简单有效、方便维护、提高不同Server对硬件资源的利用率;

缺点:存在单点、谈不上高可用;

技术点:文件服务器部署、数据库服务器,扩展数据访问模块;

分离后三台 Server 对硬件资源的需求各不相同:

  1. 应用服务器:需要更快更强大的 CPU;

  2. 数据库服务器:需要更快的硬盘和更大的内存;

  3. 文件服务器:需要更大的硬盘;

数据库读写分离

单台数据库也感觉快撑不住了,一般都会尝试做“读写分离”。由于大部分互联网“读多写少”的特性所决定的。Salve的台数,取决于按业务评估的读写比例。

一步步带你,如何网站架构

数据库读写分离

优点:简单有效、降低数据库单台压力;

缺点:读写分离,增加程序难度,架构变复杂,维护难度增加;

技术点:数据库主从同步部署,扩展数据访问模块,实现读写分离;

应用服务集群

数据库层面是缓解了,但是应用程序层面也出现了瓶颈,由于访问量增大,加上早期程序员水平有限写的代码也很烂,人员流动性也大,很难去维护和优化。所以,很常用的办法还是“堆机器”。

一步步带你,如何网站架构

应用出现瓶颈 负载均衡集群

优点:增加服务器和HA机制,系统性能及可用性得到保证;

缺点:应用之间缓存、Session一致性问题;

技术点:负载均衡;

通过集群解决高并发、海量数据问题的常用手段,实现系统的可伸缩性。通过负载均衡调度器,可将用户访问分发到集群中的某台 Server 上,应用服务器的负载压力不再成为整个网站的瓶颈。

集中式缓存、Session集中存储

加机器谁都会加,关键是加完之后得有效果,加完之后可能会引发一些问题。例如非常常见的:集群应用之间页面输出缓存和本地缓存一致性的问题,Session保存的问题……

一步步带你,如何网站架构

集中式缓存 Session集中存储

优点:应用之间缓存、Session一致,存储无限制,可以扩展;

缺点:不如本地缓存访问快,缓存服务器、Session服务器等仍存在单点问题;

技术点:缓存服务器部署、Session集中存储方案;

动静分离

动静分离也是提高网站响应速度的一种常用方式。将动态请求与静态请求分离开,尽量减少对应用服务器的压力。同时,可以再进一步对静态请求,进行缓存,以加快响应速度。可以需要开发人员配合(把静态资源放独立站点下),也可以不需要开发人员配合(利用7层反向代理来处理,根据后缀名等信息来判断资源类型)。

一步步带你,如何网站架构

使用动静分离

优点:减轻应用负载压力,针对静态文件缓存;

缺点:静态文件缓存更新失效问题;

技术点:动静分离、静态文件缓存方案;

反向代理和CDN加速网站响应

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:

  1. CDN部署在网络提供商的机房;

  2. 反向代理则部署在网站的中心机房;

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。

一步步带你,如何网站架构

使用反向代理和 CDN 加速网站响应


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