《大型网站技术架构：核心原理与案例分析》阅读笔记2

大型网站核心架构

　　关于什么是架构，一种比较通俗的说法是：“最高层次的规划，难以改变的决定”，这种规划和决定奠定了事物未来发展的方向和最终的蓝图。

　　具体到软件架构，维基百科这样定义：“有关软件整体结构与组件的抽象描述，用于指导大型软件系统各个方面的设计”。

　　一般说来，除了当前的系统功能需求外，软件架构还需要关注性能，可用性，伸缩性，扩展性和安全性这5个架构要素。

性能

浏览器端：通过浏览器缓存、使用页面压缩、合理布局页面、减少Cookie传输等手段改善性能。

CDN：将网站静态内容分发至离用户最近的网络服务商机房，使用户通过最短访问路径获取数据。

反向代理服务器：缓存热点文件，加快请求响应速度，减轻应用服务器负载压力。

应用服务器端：本地缓存和分布式缓存，通过缓存在内存中的热点数据处理用户请求，加快请求处理过程，减轻数据库负载压力

异步操作：将用户请求发送至消息队列等待后续任务处理，而当前请求直接返回响应给客户。

集群：将多台服务器组成一个集群共同对外服务，提高整体处理能力，改善性能。

代码层面：通过使用多线程、改善内存管理等手段优化性能。

数据库服务器端：索引、缓存、SQL优化等性能优化手段已经比较成熟，NoSQL数据库通过优化数据模型、存储结构、伸缩性等手段在性能方面的优势日趋明显。

可用性

网站高可用框架设计的前提是必然会出现服务器宕机，而高可用设计的目标就是当服务器宕机的时候，服务或者应用依然可用。

网站高可用的主要手段是冗余，应用部署在多台服务器上同时提供访问，数据存储在多台服务器上互相备份，任何一台服务器宕机都不会影响应用的整体可用，也不会导致数据丢失。

对应用服务器：多台服务器通过负载均衡设备组成一个集群共同对外提供服务，任何一台服务器宕机，只需要把请求切换到其他服务器就可以实现应用的高可用，但是一个前提条件是应用服务器上不能保存请求的会话信息。

对存储服务器：需要对数据进行实时备份，当服务器宕机时需要将数据访问转移到可用的服务器上，并进行数据恢复以保证继续有服务器宕机的时候数据依然可用。

对软件质量保证：通过预发布验证、自动化测试、自动化测试、自动化发布、灰度发布等手段，减少将故障引入线上环境的可能，避免故障范围扩大。

伸缩性

伸缩性是指通过不断向集群中加入服务器的手段来缓解不断上升的用户并发访问压力和不断增长的数据存储需求。
衡量架构伸缩性的主要标准就是是否可用多台服务器构建集群，是否容易向集群中添加新的服务器。加入新的服务器后是否可以提供和原来服务器无差别的服务。集群中可容纳的总的服务器数量是否有限制。

对于应用服务器集群：只要服务器上不保存数据，所有的服务器都是对等的，通过使用合适的负载均衡设备就可以向集群中不断加入服务器。

对于缓存服务器集群：加入新的服务器可能会导致缓存路由失效，进而导致集群中大部分缓存数据都无法访问。虽然缓存的数据可以通过数据库重新加载，但是如果应用已经严重依赖缓存，可能会导致整个网站崩溃。需要改进缓存路由算法保证缓存数据的可访问性。

对于关系数据库：虽然支持数据复制，主从热备等机制，但是很难做到大规模集群的可伸缩性，因此关系数据库的集群伸缩性方案必须在数据库之外实现，通过路由分区等手段将部署有多个数据库的服务器组成一个集群。

对于NoSQL数据库：为海量数据而生，因此其对伸缩性的支持通常非常好，可以做到在较少运维参与的情况下实现集群规模的线性伸缩。

扩展性

网站的扩展性架构直接关注网站的功能需求。

衡量网站架构扩展性好坏的主要标准就是在网站增加新的业务产品时，是否可以实现对现有产品透明无影响，不需要任何改动或者很少改动既有业务功能就可以上线新产品。

事件驱动架构：通常利用消息队列实现，将用户请求和其他业务时间构造成消息发布到消息队列，消息的处理者作为消费者从消息队列中获取消息进行处理。通过这种方式将消息产生和消息处理分离开来，可以透明地增加新的消息生产者任务或者新的消息消费者任务。

分布式服务：将业务和可复用服务分离开，通过分布式服务框架调用。新增产品可以通过调用可复用的服务实现自身的业务逻辑，而对现有产品没有任何影响。可复用服务升级变更的时候，也可以通过提供多版本服务对应用实现透明升级，不需要强制应用同步变更。

开放平台接口：吸引第三方开发者，调用网站服务，使用网站数据开发周边产品，扩展网站业务。

安全性

网站的安全架构就是保护网站不受恶意访问和攻击，保护网站的重要数据不被窃取。