1.大型网站架构演化

诉求:高可用，高性能，易扩展，可伸缩，安全。

1.1大型网站软件系统的特点

• 高并发，大流量；
• 高可用；
• 海量数据；
• 用户分布广泛，网络情况复杂；
• 安全环境恶劣；
• 需求快速变更，发布频繁；
• 渐进式发展；

1.2大型网站架构演化发展历程

大型网站的问题:庞大用户，高并发访问，海量数据。
目标:解决以上问题

1.2.1初级阶段的网站架构

一台机器满足需求:数据库，应用服务器，文件服务器。

1.2.2应用服务器与数据库服务器分离

按服务特性不同拆分为多个服务器:应用服务器（计算型:高配置cpu）；数据库服务器（存储计算型型:大硬盘大内存）；文件服务器（存储型:大硬盘）

1.2.3使用缓存改善性能

2/8定律:关注或解决核心数据的性能。
本地缓存和集中式缓存-单机缓存。

1.2.4使用应用服务器集群改善网站的并发处理

高并发和海量数据问题解决手段:集群。
路由:负载均衡。

1.2.5数据库读写分离

缓存穿透（命不中，过期）以及写操作。

1.2.6使用反向代理和cdn加速网站响应

原因:网络环境复杂，不同地区差别很大。
目标:加速和减小后端负载。
手段:反向代理和cdn。
本质或原理:缓存（反向代理:本地缓存；cdn:用户最近的远程缓存）。

1.2.7使用分布式文件系统和分布式数据库系统

分布式数据库是数据库拆分的最后手段（按业务分库）。

1.2.8使用nosql和搜索引擎

可伸缩，分布式，高性能。

1.2.9业务拆分

微服务化。

1.2.10分布式

微服务化。

1.3大型网站架构演化的价值观

网站价值:能做什么而不是怎么做。

1.3.1大型网站架构技术的核心价值是随网站所需灵活应对

1.3.2驱动大型网站技术发展的主要力量是网站的业务发展

1.4网站架构设计误区

1.4.1一味追随大公司的解决方案

1.4.2为技术而技术

1.4.3企图用技术解决所有问题

技术是用来解决业务问题，业务应该通过业务手段去解决。

2. 大型网站架构模式

模式:重复发生的问题及解决方案。

2.1网站架构模式

问题:高并发，海量数据，高可靠。
目标:高性能，高可用，易伸缩，可扩展，安全。
解决方案:即网站架构模式。

2.1.1分层

横向切分。

2.1.2分割

垂直切分。

2.1.3分布式

切分基础上，不同机器上部署。
分布式方案:

• 分布式应用和服务:
  分层和分割后的应用分布式部署。
  好处:改善性能和并发，加快开发和发布速度，减少数据库连接耗尽，服务复用，业务可扩展。

• 分布式静态资源:
  动静分离

• 分布式数据和存储:
  读写分离，nosql
• 分布式计算:
• 分布式配置:
• 分布式锁:
• 分布式文件:

2.1.4集群

横向扩展，灾备，可用性。

2.1.5缓存

提高性能的主要手段，也是减轻数据库压力的主要手段。
条件:数据热点不均匀，数据一段时间内不会很快过期

• 浏览器缓存
• cdn
• 反向代理
• 本地缓存
• 分布式缓存

2.1.6异步

软件发展一个目标和驱动力:松耦合。

松耦合手段:分层，分割，分布式，异步。

系统内线程间队列异步，系统间队列异步。

异步消息队列特性:

• 提高消息可用性:缓存，调节生产者和消费者速度不一致。
• 加快网站响应速度:异步
• 消除并发访问高峰:同一

缺点:用户体验，业务流程改造。

2.1.7冗余

互备容灾。

2.1.8自动化

主要集中在发布运维。

自动化发布:

• 自动化代码管理
• 自动化测试
• 自动化安全检测
• 自动化部署

自动化运维:

• 自动化监控
• 自动化报警
• 自动化失效转移
• 自动化失效恢复
• 自动化降级
• 自动化分配资源

2.1.9安全

身份认证:密码和手机验证码
网络:通信加密
机器人:验证码
xss,sql注入:转义
垃圾信息，敏感信息:过滤
交易信息和行为:风险监控

2.2架构模式在新浪微博的应用

2.3小结

3. 大型网站核心架构要素

架构:最高层次的规划，难以改变的决定。

软件架构:有关软件整体结构与组件的抽象描述，用于指导大型系统各个方面的设计。

关注:功能需求，架构要素（性能，可用性，伸缩性，扩展性，安全）。

3.1性能

• 浏览器:浏览器缓存，页面压缩，合理布局页面，减少cookie传输。动静分离
• 网络:
  cdn
• 网关:
  反向代理缓存
• 应用服务器端:
  分布式缓存和本地缓存
• 应用:
  异步消息
• 部署:
  集群，分布式
• 代码层:
  多线程，内存优化
• 数据库层:
  连接池，索引，缓存，sql优化，分库，分表，容器多硬盘，读写分离，nosql

3.2可用性

高可用:7*24可用
手段:冗余
应用服务器:集群
数据库:双击多机互备
其他质量保证:预发布验证，自动化测试，自动化发布，灰度发布。
衡量标准:出问题时系统整体是否可用

3.3伸缩

集群中服务器数量的增减
服务器伸缩:
数据库伸缩:分区
缓存服务器伸缩:一致性hash环

3.4扩展性

主要指功能扩展
衡量标准:增加新业务不影响原有功能

手段:

• 列表内容
  事件驱动:消息队列
• 分布式服务:业务拆分和复用

3.5安全性

原因:公网公开
衡量标准:针对现存和潜在的各种攻击与窃密手段，是否有可靠的应对策略

3.6小结

性能，可用性，伸缩性，扩展性，安全性是网站架构的核心元素