1. 初始階段的網(wǎng)站架構(gòu)

一般來(lái)講，大型網(wǎng)站都是從小型網(wǎng)站發(fā)展而來(lái)巷懈，一開(kāi)始的架構(gòu)都比較簡(jiǎn)單该抒，隨著業(yè)務(wù)復(fù)雜和用戶量的激增，才開(kāi)始做很多架構(gòu)上的改進(jìn)顶燕。當(dāng)它還是小型網(wǎng)站的時(shí)候凑保，沒(méi)有太多訪客，一般來(lái)講只需要一臺(tái)服務(wù)器就夠了涌攻，這時(shí)應(yīng)用程序欧引、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件等所有資源都在一臺(tái)服務(wù)器上

2. 應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)分離

隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)的發(fā)展和用戶量的增加恳谎，一臺(tái)服務(wù)器就無(wú)法再滿足需求了芝此。大量用戶訪問(wèn)導(dǎo)致訪問(wèn)速度越來(lái)越慢，而逐漸增加的數(shù)據(jù)也會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)空間不足因痛。這時(shí)就需要將應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離婚苹，應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離后整個(gè)網(wǎng)站使用 3 臺(tái)服務(wù)器：應(yīng)用服務(wù)器、文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器鸵膏。這 3 臺(tái)服務(wù)器對(duì)硬件資源的要求各不相同：

應(yīng)用服務(wù)器業(yè)務(wù)邏輯膊升，需要強(qiáng)大的CPU

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)磁盤(pán)讀寫(xiě)操作很多，需要更快的磁盤(pán)和更大的內(nèi)存

文件服務(wù)器存儲(chǔ)用戶上傳的文件谭企，因此需要更大的磁盤(pán)空間

3. 使用緩存改善網(wǎng)站性能

隨著用戶再增加廓译，網(wǎng)站又會(huì)一次面臨挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)庫(kù)壓力太大導(dǎo)致整站訪問(wèn)效率再此下降，用戶體驗(yàn)受到影響债查。一個(gè)網(wǎng)站责循，往往 80% 的業(yè)務(wù)訪問(wèn)集中在 20% 的數(shù)據(jù)上，比如微博請(qǐng)求量最多的肯定是那些千萬(wàn)級(jí)粉絲的大 V 的微博攀操，而幾乎沒(méi)有人關(guān)注的你的首頁(yè)，除了自己想起來(lái)之外根本不會(huì)被打開(kāi)秸抚。既然大部分業(yè)務(wù)訪問(wèn)集中在一小部分?jǐn)?shù)據(jù)上速和，那就把這一小部分?jǐn)?shù)據(jù)先提前緩存在內(nèi)存中，而不是每次都去數(shù)據(jù)庫(kù)讀取剥汤，這樣就可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)壓力颠放，從而提高整個(gè)網(wǎng)站的訪問(wèn)速度。

網(wǎng)站使用的緩存一般分為緩存到應(yīng)用服務(wù)器或者緩存在專(zhuān)門(mén)的分布式緩存服務(wù)器吭敢。緩存到應(yīng)用服務(wù)器自己的訪問(wèn)速度快很多碰凶，但是受自身內(nèi)存限制，往往不太適用。遠(yuǎn)程分布式緩存使用一個(gè)集群專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)緩存服務(wù)欲低，當(dāng)內(nèi)存不夠還可以輕松得動(dòng)態(tài)擴(kuò)容辕宏。

4. 使用應(yīng)用服務(wù)器集群改善網(wǎng)站的并發(fā)處理能力

使用緩存后，數(shù)據(jù)訪問(wèn)壓力得到了緩解砾莱，但是單一應(yīng)用服務(wù)器能夠處理的請(qǐng)求連接有限瑞筐，在網(wǎng)站訪問(wèn)高峰期，應(yīng)用服務(wù)器就成了整個(gè)網(wǎng)站的效率瓶頸腊瑟。使用分布式集群是網(wǎng)站解決高并發(fā)聚假、海量數(shù)據(jù)問(wèn)題的常用手段。當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器的處理能力和存儲(chǔ)空間不足時(shí)闰非，不要嘗試去更換更強(qiáng)大的服務(wù)器膘格，對(duì)大型網(wǎng)站而言，多么強(qiáng)大的服務(wù)器财松，都滿足不了網(wǎng)站持續(xù)增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求瘪贱。這種情況下，更恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ窃黾右慌_(tái)服務(wù)器分擔(dān)原有服務(wù)器的訪問(wèn)及存儲(chǔ)壓力游岳。 對(duì)網(wǎng)站架構(gòu)而言政敢，只要能通過(guò)增加一臺(tái)服務(wù)器的方式改善負(fù)載壓力，就可以以同樣的方式持續(xù)增加服務(wù)器不斷改善系統(tǒng)性能胚迫，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可伸縮性喷户。應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)集群是網(wǎng)站可伸縮架構(gòu)設(shè)計(jì)中較為簡(jiǎn)單成熟的一種，如下圖所示：

通過(guò)負(fù)載均衡調(diào)度服務(wù)器访锻，可以將來(lái)自用戶瀏覽器的訪問(wèn)請(qǐng)求分發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器集群中的任何一臺(tái)服務(wù)器上褪尝，如果有更多用戶，就在集群中加入更多的應(yīng)用服務(wù)器期犬，使應(yīng)用服務(wù)器的壓力不再成為整個(gè)網(wǎng)站的瓶頸河哑。

5. 數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離

網(wǎng)站在使用緩存后，使對(duì)大部分?jǐn)?shù)據(jù)讀操作訪問(wèn)都可以不通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)就能完成龟虎，但是仍有一部分讀操作（緩存訪問(wèn)不命中璃谨、緩存過(guò)期）和全部的寫(xiě)操作都需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在網(wǎng)站的用戶達(dá)到一定規(guī)模后鲤妥，數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)樨?fù)載壓力過(guò)高而成為網(wǎng)站的瓶頸佳吞。 目前大部分的主流數(shù)據(jù)庫(kù)都提供主從熱備功能，通過(guò)配置兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)主從關(guān)系棉安，可以將一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)更新同步到另一臺(tái)服務(wù)器上底扳。網(wǎng)站利用數(shù)據(jù)庫(kù)的這一功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離贡耽，從而改善數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載壓力衷模。如下圖所示：

應(yīng)用服務(wù)器在寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候鹊汛，訪問(wèn)主數(shù)據(jù)庫(kù)，主數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)主從復(fù)制機(jī)制將數(shù)據(jù)更新同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)阱冶，這樣當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器讀數(shù)據(jù)的時(shí)候刁憋，就可以通過(guò)從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得數(shù)據(jù)。為了便于應(yīng)用程序訪問(wèn)讀寫(xiě)分離后的數(shù)據(jù)庫(kù)熙揍，通常在應(yīng)用服務(wù)器端使用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊职祷，使數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離對(duì)應(yīng)用透明。

6. 使用反向代理和 CDN 加速網(wǎng)站響應(yīng)

隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)不斷發(fā)展届囚，用戶規(guī)模越來(lái)越大有梆，由于中國(guó)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不同地區(qū)的用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)意系，速度差別也極大泥耀。有研究表明，網(wǎng)站訪問(wèn)延遲和用戶流失率正相關(guān)蛔添，網(wǎng)站訪問(wèn)越慢痰催，用戶越容易失去耐心而離開(kāi)。為了提供更好的用戶體驗(yàn)迎瞧，留住用戶夸溶，網(wǎng)站需要加速網(wǎng)站訪問(wèn)速度。主要手段有使用 CDN 和反向代理凶硅。如下圖所示：

7. 使用分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

任何強(qiáng)大的單一服務(wù)器都滿足不了大型網(wǎng)站持續(xù)增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求缝裁。數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)分離后，從一臺(tái)服務(wù)器拆分成兩臺(tái)服務(wù)器足绅，但是隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)的發(fā)展依然不能滿足需求捷绑，這時(shí)需要使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。文件系統(tǒng)也一樣氢妈，需要使用分布式文件系統(tǒng)粹污。如下圖所示：

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)拆分的最后手段，只有在單表數(shù)據(jù)規(guī)模非常龐大的時(shí)候才使用首量。不到不得已時(shí)壮吩，網(wǎng)站更常用的數(shù)據(jù)庫(kù)拆分手段是業(yè)務(wù)分庫(kù)，將不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)部署在不同的物理服務(wù)器上加缘。

8. 使用 NoSQL 和搜索引擎

隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)越來(lái)越復(fù)雜粥航，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索的需求也越來(lái)越復(fù)雜，網(wǎng)站需要采用一些非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)如 NoSQL 和非數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)技術(shù)如搜索引擎生百。如下圖所示：

NoSQL 和搜索引擎都是源自互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段，對(duì)可伸縮的分布式特性具有更好的支持柄延。應(yīng)用服務(wù)器則通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊訪問(wèn)各種數(shù)據(jù)蚀浆，減輕應(yīng)用程序管理諸多數(shù)據(jù)源的麻煩缀程。

9. 業(yè)務(wù)拆分

大型網(wǎng)站為了應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，通過(guò)使用分而治之的手段將整個(gè)網(wǎng)站業(yè)務(wù)分成不同的產(chǎn)品線市俊。如大型購(gòu)物交易網(wǎng)站都會(huì)將首頁(yè)杨凑、商鋪、訂單摆昧、買(mǎi)家撩满、賣(mài)家等拆分成不同的產(chǎn)品線，分歸不同的業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)绅你。

具體到技術(shù)上伺帘，也會(huì)根據(jù)產(chǎn)品線劃分，將一個(gè)網(wǎng)站拆分成許多不同的應(yīng)用忌锯，每個(gè)應(yīng)用獨(dú)立部署伪嫁。應(yīng)用之間可以通過(guò)一個(gè)超鏈接建立關(guān)系（在首頁(yè)上的導(dǎo)航鏈接每個(gè)都指向不同的應(yīng)用地址），也可以通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)偶垮，當(dāng)然最多的還是通過(guò)訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成一個(gè)關(guān)聯(lián)的完整系統(tǒng)张咳，如下圖所示：

10. 分布式服務(wù)

隨著業(yè)務(wù)拆分越來(lái)越小，存儲(chǔ)系統(tǒng)越來(lái)越龐大似舵，應(yīng)用系統(tǒng)的整體復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增加脚猾，部署維護(hù)越來(lái)越困難。由于所有應(yīng)用要和所有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接砚哗，在數(shù)萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器規(guī)模的網(wǎng)站中龙助，這些連接的數(shù)目是服務(wù)器規(guī)模的平方，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源不足频祝，拒絕服務(wù)泌参。

既然每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都需要執(zhí)行許多相同的業(yè)務(wù)操作，比如用戶管理常空、商品管理等沽一，那么可以將這些共用的業(yè)務(wù)提取出來(lái)，獨(dú)立部署漓糙。由這些可復(fù)用的業(yè)務(wù)連接數(shù)據(jù)庫(kù)铣缠，提供共用業(yè)務(wù)服務(wù)，而應(yīng)用系統(tǒng)只需要管理用戶界面昆禽，通過(guò)分布式服務(wù)調(diào)用共用業(yè)務(wù)服務(wù)完成具體業(yè)務(wù)操作蝗蛙。如下圖所示：