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一個成熟的大型網(wǎng)站（如淘寶、天貓、騰訊等）的系統(tǒng)架構(gòu)并不是一開始設(shè)計(jì)時就具備完整的高性能、高可用、高伸縮等特性的，它是隨著用戶量的增加，業(yè)務(wù)功能的擴(kuò)展逐漸演變完善的，在這個過程中，開發(fā)模式、技術(shù)架構(gòu)、設(shè)計(jì)思想也發(fā)生了很大的變化，就連技術(shù)人員也從幾個人發(fā)展到一個部門甚至一條產(chǎn)品線。所以成熟的系統(tǒng)架構(gòu)是隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展而逐步完善的，并不是一蹴而就；不同業(yè)務(wù)特征的系統(tǒng)，會有各自的側(cè)重點(diǎn)，例如：淘寶，要解決海量的商品信息的搜索、下單、支付，例如騰訊，要解決數(shù)億用戶的實(shí)時消息傳輸，百度它要處理海量的搜索請求，他們都有各自的業(yè)務(wù)特性，系統(tǒng)架構(gòu)也有所不同。盡管如此我們也可以從這些不同的網(wǎng)站背景下，找出其中共用優(yōu)化的技術(shù)，這些優(yōu)化技術(shù)和手段廣泛運(yùn)用在大型網(wǎng)站系統(tǒng)的架構(gòu)中，下面讓我們來認(rèn)識這些優(yōu)化性能的技術(shù)和手段。

改善網(wǎng)站性能的幾大手段

最開始的網(wǎng)站架構(gòu)

最初業(yè)務(wù)量不大，訪問量小，此時的架構(gòu)，應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、文件都部署在一臺服務(wù)器上，有些甚至僅僅是租用主機(jī)空間。

1. 應(yīng)用、數(shù)據(jù)、文件分離

將應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、文件各自部署在獨(dú)立的服務(wù)器上，并且根據(jù)服務(wù)器的用途配置不同的硬件，達(dá)到最佳的性能效果。

2. 利用緩存改善網(wǎng)站性能

大部分網(wǎng)站訪問都遵循28原則,即80%的訪問請求，最終落在20%的數(shù)據(jù)上,所以我們可以對熱點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，減少熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問路徑，提高用戶體驗(yàn)。緩存實(shí)現(xiàn)常見的方式是本地緩存、分布式緩存。當(dāng)然還有CDN、反向代理。

2.1 本地緩存

本地緩存，顧名思義是將數(shù)據(jù)緩存在應(yīng)用服務(wù)器本地，可以存在內(nèi)存中，也可以存在文件，組件。本地緩存的特點(diǎn)是速度快，但因?yàn)楸镜乜臻g有限所以緩存數(shù)據(jù)量也有限。OSCache就是常用的本地緩存。

2.2 分布式緩存

分布式緩存的特點(diǎn)是，可以緩存海量的數(shù)據(jù)，并且擴(kuò)展非常容易，在門戶類網(wǎng)站中常常被使用，速度按理沒有本地緩存快，常用的分布式緩存是Memcached、Redis。

2.3 反向代理

部署在網(wǎng)站的機(jī)房，當(dāng)用戶請求達(dá)到時首先訪問反向代理服務(wù)器，反向代理服務(wù)器將緩存的數(shù)據(jù)返回給用戶，如果沒有緩存數(shù)據(jù)才會繼續(xù)訪問應(yīng)用服務(wù)器獲取，這樣做減少了獲取數(shù)據(jù)的成本。反向代理有Squid，Nginx。

2.4 CDN

假設(shè)我們的服務(wù)器都部署在杭州的機(jī)房，對于浙江的用戶來說訪問是較快的，而對于北京的用戶訪問是較慢的，這是由于浙江和北京分別屬于電信和聯(lián)通的不同發(fā)達(dá)地區(qū)，北京用戶訪問需要通過互聯(lián)路由器經(jīng)過較長的路徑才能訪問到杭州的服務(wù)器，返回路徑也一樣，所以數(shù)據(jù)傳輸時間比較長。對于這種情況，常常使用CDN解決，CDN將數(shù)據(jù)內(nèi)容緩存到運(yùn)營商的機(jī)房，用戶訪問時先從最近的運(yùn)營商獲取數(shù)據(jù)，這樣大大減少了網(wǎng)絡(luò)訪問的路徑。比較專業(yè)的CDN運(yùn)營商有藍(lán)汛、網(wǎng)宿。

3. 使用集群+負(fù)載均衡改善應(yīng)用服務(wù)器性能

應(yīng)用服務(wù)器作為網(wǎng)站的入口，會承擔(dān)大量的請求，我們往往通過應(yīng)用服務(wù)器集群來分擔(dān)請求數(shù)。

應(yīng)用服務(wù)器前面部署負(fù)載均衡服務(wù)器調(diào)度用戶請求，根據(jù)分發(fā)策略將請求分發(fā)到多個應(yīng)用服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。

常用的負(fù)載均衡技術(shù)硬件的有F5，價(jià)格比較貴一般都在15W以上。

軟件的有LVS、Nginx、HAProxy。LVS是四層（傳輸層）負(fù)載均衡，根據(jù)目標(biāo)地址和端口選擇內(nèi)部服務(wù)器，Nginx和HAProxy是七層（應(yīng)用層）負(fù)載均衡，可以根據(jù)報(bào)文內(nèi)容選擇內(nèi)部服務(wù)器，因此LVS分發(fā)路徑優(yōu)于Nginx 和HAProxy，性能要高些，而Nginx和HAProxy則更具配置性，如可以用來做動靜分離（根據(jù)請求報(bào)文特征，選擇靜態(tài)資源服務(wù)器還是應(yīng)用服務(wù)器）。

4. 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

4.1 讀寫分離和分庫分表

隨著用戶量的增加，數(shù)據(jù)庫成為最大的瓶頸，改善數(shù)據(jù)庫性能常用的手段是進(jìn)行讀寫分離以及分庫分表，讀寫分離顧名思義就是將數(shù)據(jù)庫分為讀庫和寫庫，通過主備功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。分庫分表則分為水平切分和垂直切分，水平切分則是對一個數(shù)據(jù)庫特大的表進(jìn)行拆分，例如用戶表。垂直切分則是根據(jù)業(yè)務(wù)的不同來切分，如用戶業(yè)務(wù)、商品業(yè)務(wù)相關(guān)的表放在不同的數(shù)據(jù)庫中。

4.2 使用NoSql數(shù)據(jù)庫和搜索引擎

對于海量數(shù)據(jù)的查詢和分析，我們使用nosql數(shù)據(jù)庫加上搜索引擎可以達(dá)到更好的性能。并不是所有的數(shù)據(jù)都要放在關(guān)系型數(shù)據(jù)中。常用的NOSQL有mongodb、hbase、redis，搜索引擎有l(wèi)ucene、solr、elasticsearch。

5. 將應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)拆分

隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，應(yīng)用程序變得非常臃腫，這時我們需要將應(yīng)用程序進(jìn)行業(yè)務(wù)拆分，如百度分為新聞、網(wǎng)頁、圖片等業(yè)務(wù)。每個業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)相對獨(dú)立的業(yè)務(wù)運(yùn)作。業(yè)務(wù)之間通過消息進(jìn)行通信或者共享數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。

6.使用分布式系統(tǒng)

6.1 分布式文件系統(tǒng)

用戶一天天增加，業(yè)務(wù)量越來越大，產(chǎn)生的文件越來越多，單臺的文件服務(wù)器已經(jīng)不能滿足需求，這時就需要分布式文件系統(tǒng)的支撐。常用的分布式文件系統(tǒng)有GFS、HDFS、TFS。

GFS（Google File System）可以給大量的用戶提供總體性能較高的服務(wù)

? 適合部署在廉價(jià)的普通硬件上
? 提供容錯功能

HDFS（Hadoop Distributed File System）能提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問，非常適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的應(yīng)用

? 運(yùn)行在通用硬件(commodityhardware)
? 高度容錯
? 適合部署在廉價(jià)的機(jī)器上

TFS（Taobao Flies System）主要針對海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，提供高可靠和高并發(fā)的存儲訪問

? 高可擴(kuò)展、高可用、高性能
? 面向互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)
? 適合海量小文件存儲

6.2 分布式服務(wù)

各個業(yè)務(wù)應(yīng)用都會使用到一些基本的業(yè)務(wù)服務(wù)，例如用戶服務(wù)、訂單服務(wù)、支付服務(wù)、安全服務(wù)，這些服務(wù)是支撐各業(yè)務(wù)應(yīng)用的基本要素。我們將這些服務(wù)抽取出來利用分部式服務(wù)框架搭建分布式服務(wù)。阿里的Dubbo是一個不錯的選擇。

小結(jié)

完整的系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

大型網(wǎng)站的架構(gòu)是根據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷完善的，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特征會做特定的設(shè)計(jì)和考慮，本文只是講述一個常規(guī)大型網(wǎng)站會涉及的一些優(yōu)化技術(shù)和手段。