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大型網(wǎng)站的主要技術(shù)挑戰(zhàn)

   龐大的用戶，高并發(fā)的訪問和海量數(shù)據(jù)。任何簡單業(yè)務(wù)在處理PB級數(shù)據(jù)或數(shù)以億計的用戶時，問題就會變得棘手。

   大型網(wǎng)站架構(gòu)的演化過程

    1、初始階段的網(wǎng)站架構(gòu)

   大多數(shù)小項目的初期架構(gòu)都是這樣。隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)發(fā)展，1臺服務(wù)器無法滿足需求：用戶越來越多，網(wǎng)站性能越來越差，越來越多的數(shù)據(jù)導(dǎo)致存儲空間不足。

    2、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、文件分離

   應(yīng)用服務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)分離：提高性能，解決存儲問題。【服務(wù)器專用化】

   應(yīng)用服務(wù)器：處理業(yè)務(wù)，要求CPU強

   文件服務(wù)器：存儲文件，要求存儲容量大

   數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：存儲數(shù)據(jù)、緩存、磁盤檢索，要求內(nèi)存、硬盤速度快

   隨著用戶量增多，數(shù)據(jù)庫壓力大，會成為系統(tǒng)瓶頸。

 3、用緩存改善網(wǎng)站性能

   二八定律：80%的業(yè)務(wù)訪問20%的數(shù)據(jù)。所以常用數(shù)據(jù)放入緩存，可以減少數(shù)據(jù)庫的壓力。

   緩存分為兩種：

   本地緩存：訪問更快，但受應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)存限制，且會出現(xiàn)和應(yīng)用程序爭用內(nèi)存的情況。

   分布式緩存：集群方式，專用服務(wù)器作為緩存服務(wù)器，理論上不受內(nèi)存容量限制。

   目前只有單個應(yīng)用服務(wù)器，且只部署了一個實例，其能夠處理的連接數(shù)有限，在網(wǎng)站訪問高峰期時，應(yīng)用服務(wù)器會變成瓶頸。

    4、使用應(yīng)用集群改善網(wǎng)站的并發(fā)能力

   一臺服務(wù)器的處理能力不足時，不要考慮去換更強大的服務(wù)器，對于大型網(wǎng)站而言，不管多么強大的服務(wù)器，都滿足不了網(wǎng)站持續(xù)增長的業(yè)務(wù)需求。最好的方式是添加更多的服務(wù)器來分擔(dān)原有服務(wù)器的訪問。

    5、數(shù)據(jù)庫讀寫分離

   數(shù)據(jù)庫還存在的的問題：使用緩存后，依然會有部分讀操作（緩存沒有命中，緩存過期等）和所有的寫操作需要訪問數(shù)據(jù)庫。在網(wǎng)站用戶達到一定規(guī)模后，數(shù)據(jù)庫依然會因為負載較高成為系統(tǒng)瓶頸。

   解決辦法：采用數(shù)據(jù)庫讀寫分離，兩臺數(shù)據(jù)庫配置主從關(guān)系，從主庫寫數(shù)據(jù)，從從庫讀數(shù)據(jù)，主庫的數(shù)據(jù)會同步到從庫中。

   為了便于應(yīng)用程序能夠透明地訪問讀寫分離的數(shù)據(jù)庫，所以在應(yīng)用程序中使用專門的數(shù)據(jù)訪問模塊。

    6、使用反向代理緩存和CDN加速網(wǎng)站響應(yīng)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，緩存前端靜態(tài)資源

   請求訪問存在的問題：隨著網(wǎng)站持續(xù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的用戶訪問速度不同。

   解決辦法：使用反向代理緩存和CDN加速網(wǎng)站響應(yīng)。

   CDN和反向代理的基本原理：都是緩存，區(qū)別在于CDN部署在網(wǎng)絡(luò)提供商的機房，使用戶在請求網(wǎng)站服務(wù)時，可以從距離自己最近的網(wǎng)絡(luò)提供商機房獲取數(shù)據(jù)；而反向代理則部署在網(wǎng)站的中心機房中，從用戶請求達到中心機房后，首先訪問的服務(wù)器是反向代理服務(wù)器，如果反向代理服務(wù)器中緩存著用戶請求的資源，就將其直接返回給用戶。

   CDN和反向代理的目的：盡早返回數(shù)據(jù)給用戶，一方面加快用戶訪問速度，另一方面減輕應(yīng)用服務(wù)器的負載壓力。

7、使用分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

   隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)發(fā)展，原有讀寫分離的數(shù)據(jù)庫也不能支撐。另外，原有的文件服務(wù)器也無法滿足需求了。

   這時，需要使用分布式數(shù)據(jù)庫和分布式文件系統(tǒng)。

   分布式數(shù)據(jù)庫是網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫拆分的最后手段，只有在單表數(shù)據(jù)規(guī)模非常龐大時才使用。

   網(wǎng)站更常用的數(shù)據(jù)庫拆分手段是業(yè)務(wù)分庫，將不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部署在不同的物理服務(wù)器上。

    8、使用NoSQL和搜索引擎

   隨著業(yè)務(wù)越來越復(fù)雜，對數(shù)據(jù)存儲和檢索的需求也越來越復(fù)雜，網(wǎng)站需要采用NoSQL和非數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)比如搜索引擎。

    9、業(yè)務(wù)拆分（分治）

   網(wǎng)站過于復(fù)雜，將業(yè)務(wù)拆分。比如商城拆分為首頁、店鋪、訂單、買家、賣家等產(chǎn)品線，歸不同的業(yè)務(wù)團隊負責(zé)。具體到技術(shù)，也會根據(jù)產(chǎn)品線劃分，將一個網(wǎng)站拆分為多個應(yīng)用，每個應(yīng)用獨立部署維護。

   應(yīng)用之間可以通過一個超鏈接建立關(guān)系（在首頁的導(dǎo)航鏈接指向不同的應(yīng)用地址），也可以通過消息隊列進行數(shù)據(jù)分發(fā)，當然最多的還是通過訪問同一個數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)來構(gòu)成一個關(guān)聯(lián)的完整系統(tǒng)。

    10、布式服務(wù)

   業(yè)務(wù)拆分越來越小，存儲系統(tǒng)越來越大，應(yīng)用系統(tǒng)整體復(fù)雜度呈指數(shù)型增加，部署維護越來越困難。由于所有應(yīng)用都需要連接數(shù)據(jù)庫，在數(shù)萬臺服務(wù)器的情況下，數(shù)據(jù)庫連接會資源不足。

   既然每個應(yīng)用系統(tǒng)都需要相同的業(yè)務(wù)操作，比如用戶管理、商品管理等，可以把這些共用業(yè)務(wù)抽取出來，獨立部署。