网站架构总结

1. 大型网站架构演化发展历程

    1). 初始阶段的网站架构：汇集各种免费开源软件及一台廉价服务器

    2). 应用服务和数据服务分离：

         a. 应用服务器需要处理大量的业务逻辑，因此需要更快更强大的CPU

         b. 数据库服务器需要更快速磁盘检索和数据缓存，因此需要更快的磁盘和更大的内存

         c. 文件服务器需要存储大量的用户上传的文件，因此需要更大硬盘

    3). 使用缓存改善网站性能：二八定律，本地缓存与远程分布式缓存

    4). 使用应用服务器集群改善网站的并发处理能力

    5). 数据库读写分离

    6). 使用反向代理和CDN加速网站相应：CDN和反向代理的基本原理都是缓存，区别在于CDN部署在网络提供商的机房，使用户在请求网站服务时，可以从距离自己最近的网络提供商机房获取数据；而反向代理则

          部署在网站的中心机房，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，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。

    7). 使用分布式文件系统和分布式数据库系统：分布式数据库是网站数据库拆分的最后手段，只有在单表数据规模非常庞大时才使用。不到不得已，网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。

    8). 使用NoSQL和搜索引擎：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。

    9). 业务拆分

    10). 分布式服务

2. 网站架构模式：

    分层 、分割、分布式、集群、缓存、异步、冗余、自动化、安全

3. 瞬时响应：网站的高性能架构

    1). Web前端性能优化

         a. 浏览器访问优化：

         b. CDN加速：

         c. 反向代理：缓存静态资源

     2). 应用服务器性能优化：

          a. 分布式缓存：网站性能优化的第一定律：优先考虑使用缓存优化性能。

          b. 异步操作：使用消息队列将调用异步化，可改善网站的扩展性。事实上使用消息队列还可改善网站系统的性能。消息队列具有很好的削峰作用。需要适当修改业务流程进行配合。

          c. 使用集群

          d. 代码优化：多线程，资源复用(单例，线程池等)，数据结构：hash等，垃圾回收

4. 万无一失：网站的可用性架构

    1). 高可用的应用：

          a. 通过负载均衡进行无状态服务的失效转移：对于应用服务器集群，实现这种服务可用状态实时监测、自动转移失败任务的机制是负载均衡。负载均衡服务器通过心跳监测机制判断服务器是否可用。

          b. 应用服务器集群的Session管理：利用独立部署的Session服务器(集群)统一管理Session应用服务器每次读写Session时，都访问Session服务器。

    2). 高可用的应用：

          a. 分级管理：运维上将服务器进行分级管理，核心应用和服务优先使用更好的硬件，在运维响应速度上也格外迅速。同时在服务部署上也进行必要的隔离，避免故障的连锁反应。低优先级的服务通过启动不同的线程

              或者部署在不同的虚拟机上，核心服务和数据甚至要部署在不同的地址数据中心。

          b. 超时设置：

          c. 异步调用：

          d. 服务降级：在网站访问高峰期，为了保证核心应用和功能的正常运行，需要对服务进行降级。降级有两种手段：拒绝服务及关闭服务。

             拒绝服务：拒绝低优先级应用的调用，减少服务调用并发数，确保核心应用正常使用；或者随机拒绝部分请求调用，节省资源，让另一部分请求得以成功，避免要死大家一起死的惨剧。

             关闭功能：关闭部分不重要的服务，或者服务内部关闭部分不重要的功能，以节省系统开销，为重要的服务和功能让出资源。

          e. 幂等性设计：保证服务重复调用的和调用一次产生的结果相同，即服务具有幂等性。

   3）. 高可用的数据：保证数据存储高可用的手段主要是数据备份和失效转移机制。

   4). 高可用网站的软件质量保证：

         a. 网站发布：通常通过发布脚本来完成发布。发布过程中，每次关闭的服务器都是集群中的一小部分，并在发布完成后立即可以访问，因此整个发布过程不影响用户使用。

         b. 自动化测试：自动化测试工具可以一键完成系统部署，测试数据生成、测试执行、测试报告生成等全部测试过程

         c. 预发布验证：沙箱测试，与真实线上环境尽量保持一致。

         d. 代码控制：a. 主干开发，分支发布：b. 分支开发，主干发布：

             这两种方式各有优缺点。主干开发，分支发布，主干代码反应目前整个应用的状态，一目了然，便于管理和控制，也利于持续集成。分支开发，主干发布方式，各个分支独立进行，互不干扰，可以使不同发布周期的开发

             在同一应用中进行。

         e. 自动化发布：人干预越少，自动化程度越高，引入故障的可能性就越小，火车准点到达，大家按时下班的可能性就越大。

         f. 灰度发布：

   5). 网站运行监控：不允许没有监控的系统上线。

        a. 监控数据采集：用户行为日志收集；服务器性能监控

        b. 监控管理：系统报警；失效转移；自动优雅降级

5. 永无止境：网站的伸缩性架构  

    1). 应用服务器集群的伸缩性设计:DNS域名解析负载均衡；反向代理负载均衡；数据链路层负载均衡，例如：LVS(Linux Virtual Server)

    2). 负载均衡算法：轮询；加权轮询；随机；最少连接；源地址散列

    3). 数据存储服务器集群的伸缩性设计：关系型数据库集群的伸缩性设计(主从读写分离；数据分库)；NoSQL数据库的伸缩性设计

6. 随需应变：网站的可扩展性架构

    1). 构架可扩展的网站架构：开发低耦合系统是软件设计的终极目标之一。

          软件架构师最大的价值不在于掌握多少先进的技术，而在于将具有将一个大系统分成N个耦合的子模块的能力，这些子模块包含横向的业务模块，也包括纵向的基础技术模块。

    2). 利用分布式消息队列降低系统耦合性：事件驱动架构(发布与订阅)；分布式消息队列

    3). 利用分布式服务打造可复用的业务平台：Web Service与企业级分布式服务；分布式服务框架设计(dubbo)

7. 固若金汤：网站的安全架构

    1). 攻击与防御：详见：http://www.cnblogs.com/Jtianlin/p/5136340.html

    2). 信息加密技术及密匙安全管理：单向散列加密；对称加密；非对称加密；密匙的安全管理：