本文是學習大型分布式網(wǎng)站架構(gòu)的技術(shù)總結(jié)。對架構(gòu)一個高性能，高可用，可伸縮，可擴展的分布式網(wǎng)站進行了概要性描述，并給出一個架構(gòu)參考。一部分為讀書筆記，一部分是個人經(jīng)驗總結(jié)。對大型分布式網(wǎng)站架構(gòu)有很好的參考價值。

　　一、大型網(wǎng)站的特點

用戶多，分布廣泛

大流量，高并發(fā)

海量數(shù)據(jù)，服務(wù)高可用

安全環(huán)境惡劣，易受網(wǎng)絡(luò)攻擊

功能多，變更快，頻繁發(fā)布

從小到大，漸進發(fā)展

以用戶為中心

免費服務(wù)，付費體驗

　　二、大型網(wǎng)站架構(gòu)目標

高性能：提供快速的訪問體驗。

高可用：網(wǎng)站服務(wù)一直可以正常訪問。

可伸縮：通過硬件增加/減少，提高/降低處理能力。

安全性：提供網(wǎng)站安全訪問和數(shù)據(jù)加密，安全存儲等策略。

擴展性：方便的通過新增/移除方式，增加/減少新的功能/模塊。

敏捷性：隨需應(yīng)變，快速響應(yīng)；

　　三、大型網(wǎng)站架構(gòu)模式

分層：一般可分為，應(yīng)用層，服務(wù)層，數(shù)據(jù)層，管理層，分析層；

分割：一般按照業(yè)務(wù)/模塊/功能特點進行劃分，比如應(yīng)用層分為首頁，用戶中心。

分布式：將應(yīng)用分開部署（比如多臺物理機），通過遠程調(diào)用協(xié)同工作。

集群：一個應(yīng)用/模塊/功能部署多份（如：多臺物理機），通過負載均衡共同提供對外訪問。

緩存：將數(shù)據(jù)放在距離應(yīng)用或用戶最近的位置，加快訪問速度。

異步：將同步的操作異步化。客戶端發(fā)出請求，不等待服務(wù)端響應(yīng)，等服務(wù)端處理完畢后，使用通知或輪詢的方式告知請求方。一般指：請求——響應(yīng)——通知 模式。

冗余：增加副本，提高可用性，安全性，性能。

安全：對已知問題有有效的解決方案，對未知/潛在問題建立發(fā)現(xiàn)和防御機制。

自動化：將重復的，不需要人工參與的事情，通過工具的方式，使用機器完成。

敏捷性：積極接受需求變更，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

　　四、高性能架構(gòu)

　　以用戶為中心，提供快速的網(wǎng)頁訪問體驗。主要參數(shù)有較短的響應(yīng)時間，較大的并發(fā)處理能力，較高的吞吐量，穩(wěn)定的性能參數(shù)。

　　可分為前端優(yōu)化，應(yīng)用層優(yōu)化，代碼層優(yōu)化，存儲層優(yōu)化。

　　前端優(yōu)化：網(wǎng)站業(yè)務(wù)邏輯之前的部分；

　　瀏覽器優(yōu)化：減少Http請求數(shù)，使用瀏覽器緩存，啟用壓縮，Css Js位置，Js異步，減少Cookie傳輸；

　　CDN加速，反向代理；

　　應(yīng)用層優(yōu)化：處理網(wǎng)站業(yè)務(wù)的服務(wù)器。使用緩存，異步，集群

　　代碼優(yōu)化：合理的架構(gòu)，多線程，資源復用（對象池，線程池等），良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，JVM調(diào)優(yōu)，單例，Cache等；

　　存儲優(yōu)化：緩存，固態(tài)硬盤，光纖傳輸，優(yōu)化讀寫，磁盤冗余，分布式存儲（HDFS），NOSQL等；

　　五、高可用架構(gòu)

　　大型網(wǎng)站應(yīng)該在任何時候都可以正常訪問。正常提供對外服務(wù)。因為大型網(wǎng)站的復雜性，分布式，廉價服務(wù)器，開源數(shù)據(jù)庫，操作系統(tǒng)等特點。要保證高可用是很困難的，也就是說網(wǎng)站的故障是不可避免的。

　　如何提高可用性，就是需要迫切解決的問題。首先，需要從架構(gòu)級別，在規(guī)劃的時候，就考慮可用性。行業(yè)內(nèi)一般用幾個9表示可用性指標。比如四個9（99.99），一年內(nèi)允許的不可用時間是53分鐘。

　　不同層級使用的策略不同，一般采用冗余備份和失效轉(zhuǎn)移解決高可用問題。

　　應(yīng)用層：一般設(shè)計為無狀態(tài)的，對于每次請求，使用哪一臺服務(wù)器處理是沒有影響的。一般使用負載均衡技術(shù)（需要解決Session同步問題），實現(xiàn)高可用。

　　服務(wù)層：負載均衡，分級管理，快速失敗（超時設(shè)置），異步調(diào)用，服務(wù)降級，冪等設(shè)計等。

　　數(shù)據(jù)層：冗余備份（冷，熱備[同步，異步]，溫備），失效轉(zhuǎn)移（確認，轉(zhuǎn)移，恢復）。數(shù)據(jù)高可用方面著名的理論基礎(chǔ)是CAP理論（持久性，可用性，數(shù)據(jù)一致性[強一致，用戶一致，最終一致]）

　　六、可伸縮架構(gòu)

　　伸縮性是指在不改變原有架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過添加/減少硬件（服務(wù)器）的方式，提高/降低系統(tǒng)的處理能力。

　　應(yīng)用層：對應(yīng)用進行垂直或水平切分。然后針對單一功能進行負載均衡（DNS,HTTP[反向代理],IP,鏈路層）。

　　服務(wù)層：與應(yīng)用層類似；

　　數(shù)據(jù)層：分庫，分表，NOSQL等；常用算法Hash，一致性Hash。

　　七、可擴展架構(gòu)

　　可以方便的進行功能模塊的新增/移除，提供代碼/模塊級別良好的可擴展性。

　　模塊化，組件化：高內(nèi)聚，內(nèi)耦合，提高復用性，擴展性。

　　穩(wěn)定接口：定義穩(wěn)定的接口，在接口不變的情況下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以“隨意”變化。

　　設(shè)計模式：應(yīng)用面向?qū)ο笏枷耄瓌t，使用設(shè)計模式，進行代碼層面的設(shè)計。

　　消息隊列：模塊化的系統(tǒng)，通過消息隊列進行交互，使模塊之間的依賴解耦。

　　分布式服務(wù)：公用模塊服務(wù)化，提供其他系統(tǒng)使用，提高可重用性，擴展性。

　　八、安全架構(gòu)

　　對已知問題有有效的解決方案，對未知/潛在問題建立發(fā)現(xiàn)和防御機制。對于安全問題，首先要提高安全意識，建立一個安全的有效機制，從政策層面，組織層面進行保障。比如服務(wù)器密碼不能泄露，密碼每月更新，并且三次內(nèi)不能重復；每周安全掃描等。以制度化的方式，加強安全體系的建設(shè)。同時，需要注意與安全有關(guān)的各個環(huán)節(jié)。安全問題不容忽視。包括基礎(chǔ)設(shè)施安全，應(yīng)用系統(tǒng)安全，數(shù)據(jù)保密安全等。

　　基礎(chǔ)設(shè)施安全：硬件采購，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方面的安全。一般采用，正規(guī)渠道購買高質(zhì)量的產(chǎn)品，選擇安全的操作系統(tǒng)，及時修補漏洞，安裝殺毒軟件防火墻。防范病毒，后門。設(shè)置防火墻策略，建立DDOS防御系統(tǒng)，使用攻擊檢測系統(tǒng)，進行子網(wǎng)隔離等手段。

　　應(yīng)用系統(tǒng)安全：在程序開發(fā)時，對已知常用問題，使用正確的方式，在代碼層面解決掉。防止跨站腳本攻擊（XSS），注入攻擊，跨站請求偽造（CSRF），錯誤信息，HTML注釋，文件上傳，路徑遍歷等。還可以使用Web應(yīng)用防火墻（比如：ModSecurity），進行安全漏洞掃描等措施，加強應(yīng)用級別的安全。

　　數(shù)據(jù)保密安全：存儲安全（存在在可靠的設(shè)備，實時，定時備份），保存安全（重要的信息加密保存，選擇合適的人員復雜保存和檢測等），傳輸安全（防止數(shù)據(jù)竊取和數(shù)據(jù)篡改）；

　　常用的加解密算法（單項散列加密[MD5,SHA]，對稱加密[DES,3DES,RC]），非對稱加密[RSA]等。

　　九、敏捷性

　　網(wǎng)站的架構(gòu)設(shè)計，運維管理要適應(yīng)變化，提供高伸縮性，高擴展性。方便的應(yīng)對快速的業(yè)務(wù)發(fā)展，突增高流量訪問等要求。

　　除上面介紹的架構(gòu)要素外，還需要引入敏捷管理，敏捷開發(fā)的思想。使業(yè)務(wù)，產(chǎn)品，技術(shù)，運維統(tǒng)一起來，隨需應(yīng)變，快速響應(yīng)。

　　十、大型架構(gòu)舉例

　　以上采用七層邏輯架構(gòu)，第一層客戶層，第二層前端優(yōu)化層，第三層應(yīng)用層，第四層服務(wù)層，第五層數(shù)據(jù)存儲層，第六層大數(shù)據(jù)存儲層，第七層大數(shù)據(jù)處理層。

　　客戶層：支持PC瀏覽器和手機APP。差別是手機APP可以直接訪問通過IP訪問，反向代理服務(wù)器。

　　前端層：使用DNS負載均衡，CDN本地加速以及反向代理服務(wù)；

　　應(yīng)用層：網(wǎng)站應(yīng)用集群；按照業(yè)務(wù)進行垂直拆分，比如商品應(yīng)用，會員中心等；

　　服務(wù)層：提供公用服務(wù)，比如用戶服務(wù)，訂單服務(wù)，支付服務(wù)等；

　　數(shù)據(jù)層：支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集群（支持讀寫分離），NOSQL集群，分布式文件系統(tǒng)集群；以及分布式Cache；

　　大數(shù)據(jù)存儲層：支持應(yīng)用層和服務(wù)層的日志數(shù)據(jù)收集，關(guān)系數(shù)據(jù)庫和NOSQL數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)收集；

　　大數(shù)據(jù)處理層：通過Mapreduce進行離線數(shù)據(jù)分析或Storm實時數(shù)據(jù)分析，并將處理后的數(shù)據(jù)存入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。（實際使用中，離線數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)會按照業(yè)務(wù)要求進行分類處理，并存入不同的數(shù)據(jù)庫中，供應(yīng)用層或服務(wù)層使用）。

　　來源：ITFLY8架構(gòu)師之家