9種高性能高可用高并發(fā)的技術(shù)架構(gòu)
每一個(gè)模式描述了一個(gè)在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問(wèn)題及該問(wèn)題解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復(fù)工作。 所謂網(wǎng)站架構(gòu)模式即為了解決大型網(wǎng)站面臨的高并發(fā)訪問(wèn)、海量數(shù)據(jù)、高可靠運(yùn)行等一系列問(wèn)題與挑戰(zhàn)。為此，在實(shí)踐中提出了許多解決方案，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站高性能、高可靠性、易伸縮、可擴(kuò)展、安全等各種技術(shù)架構(gòu)目標(biāo)。

1、分層

分層是企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中最常見(jiàn)的一種架構(gòu)模式，將系統(tǒng)在橫向維度上切分成幾個(gè)部分，每個(gè)部分負(fù)責(zé)一部分相對(duì)簡(jiǎn)單并比較單一的職責(zé)，然后通過(guò)上層對(duì)下層的依賴和調(diào)度組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

在網(wǎng)站的分層架構(gòu)中，常見(jiàn)的為3層，即應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層。

應(yīng)用層，具體負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)和視圖的展示；

服務(wù)層，為應(yīng)用層提供服務(wù)支持；

數(shù)據(jù)層，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)服務(wù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存、文件、搜索引擎等。

分層架構(gòu)是邏輯上的，在物理部署上，三層架構(gòu)可以部署在同一個(gè)物理機(jī)器上，但是隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)的發(fā)展，必然需要對(duì)已經(jīng)分層的模塊分離部署，即三層結(jié)構(gòu)分別部署在不同的服務(wù)器上，使網(wǎng)站擁有更多的計(jì)算資源，以應(yīng)對(duì)越來(lái)越多的用戶訪問(wèn)。

所以，雖然分層架構(gòu)模式最初的目的，是規(guī)劃軟件清晰的邏輯結(jié)構(gòu)，以便于開(kāi)發(fā)維護(hù)。但在網(wǎng)站的發(fā)展過(guò)程中，分層結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)站支持高并發(fā)，向分布式方向的發(fā)展至關(guān)重要。

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2、冗余

網(wǎng)站需要7×24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，那么就得有相應(yīng)的冗余機(jī)制，以防某臺(tái)機(jī)器宕掉時(shí)無(wú)法訪問(wèn)，而冗余則可以通過(guò)部署至少兩臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)集群實(shí)現(xiàn)服務(wù)高可用。數(shù)據(jù)庫(kù)除了定期備份還需要實(shí)現(xiàn)冷熱備份。甚至可以在全球范圍內(nèi)部署災(zāi)備數(shù)據(jù)中心。

3、分隔

如果說(shuō)分層是將軟件在橫向方面進(jìn)行切分，那么分隔就是在縱向方面對(duì)軟件進(jìn)行切分。

網(wǎng)站越大，功能越復(fù)雜，服務(wù)和數(shù)據(jù)處理的種類也越多，將這些不同的功能和服務(wù)分隔開(kāi)來(lái)，包裝成高內(nèi)聚低耦合的模塊單元，不僅有助于軟件的開(kāi)發(fā)維護(hù)也便于不同模塊的分布式部署，提高網(wǎng)站的并發(fā)處理能力和功能擴(kuò)展能力。

大型網(wǎng)站分隔的粒度可能會(huì)很小。比如在應(yīng)用層，將不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分隔，例如將購(gòu)物、論壇、搜索、廣告分隔成不同的應(yīng)用，有對(duì)立的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，部署在不同的服務(wù)器上。

4、異步

使用異步，業(yè)務(wù)之間的消息傳遞不是同步調(diào)用，而是將一個(gè)業(yè)務(wù)操作分成多個(gè)階段，每個(gè)階段之間通過(guò)共享數(shù)據(jù)的方法異步執(zhí)行進(jìn)行協(xié)作。

具體實(shí)現(xiàn)則在單一服務(wù)器內(nèi)部可用通過(guò)多線程共享內(nèi)存的方式處理；在分布式系統(tǒng)中可用通過(guò)分布式消息隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)異步。

異步架構(gòu)的典型就是生產(chǎn)者消費(fèi)者方式，兩者不存在直接調(diào)用。

5、分布式

對(duì)于大型網(wǎng)站，分層和分隔的一個(gè)主要目的是為了切分后的模塊便于分布式部署，即將不同模塊部署在不同的服務(wù)器上，通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)用協(xié)同工作。分布式意味著可以使用更多的計(jì)算機(jī)完同樣的工作，計(jì)算機(jī)越多，CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)資源就越多，能過(guò)處理的并發(fā)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)量就越大，進(jìn)而能夠?yàn)楦嗟挠脩籼峁┓?wù)。

在網(wǎng)站應(yīng)用中，常用的分布式方案有一下幾種.

分布式應(yīng)用和服務(wù)：將分層和分隔后的應(yīng)用和服務(wù)模塊分布式部署，可以改善網(wǎng)站性能和并發(fā)性、加快開(kāi)發(fā)和發(fā)布速度、減少數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源消耗。

分布式靜態(tài)資源：網(wǎng)站的靜態(tài)資源如JS、CSS、Logo圖片等資源對(duì)立分布式部署，并采用獨(dú)立的域名，即人們常說(shuō)的動(dòng)靜分離。靜態(tài)資源分布式部署可以減輕應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載壓力；通過(guò)使用獨(dú)立域名加快瀏覽器并發(fā)加載的速度。

分布式數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)：大型網(wǎng)站需要處理以P為單位的海量數(shù)據(jù)，單臺(tái)計(jì)算機(jī)無(wú)法提供如此大的存儲(chǔ)空間，這些數(shù)據(jù)庫(kù)需要分布式存儲(chǔ)。

分布式計(jì)算：目前網(wǎng)站普遍使用Hadoop和MapReduce分布式計(jì)算框架進(jìn)行此類批處理計(jì)算，其特點(diǎn)是移動(dòng)計(jì)算而不是移動(dòng)數(shù)據(jù)，將計(jì)算程序分發(fā)到數(shù)據(jù)所在的位置以加速計(jì)算和分布式計(jì)算。

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6、安全

網(wǎng)站在安全架構(gòu)方面有許多模式：通過(guò)密碼和手機(jī)校驗(yàn)碼進(jìn)行身份認(rèn)證；登錄、交易需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行加密；為了防止機(jī)器人程序?yàn)E用資源，需要使用驗(yàn)證碼進(jìn)行識(shí)別；對(duì)常見(jiàn)的XSS攻擊、SQL注入需要編碼轉(zhuǎn)換；垃圾信息需要過(guò)濾等。

8、自動(dòng)化

具體有自動(dòng)化發(fā)布過(guò)程，自動(dòng)化代碼管理、自動(dòng)化測(cè)試、自動(dòng)化安全檢測(cè)、自動(dòng)化部署、自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化報(bào)警、自動(dòng)化失效轉(zhuǎn)移、自動(dòng)化失效恢復(fù)等。

8、集群

對(duì)于用戶訪問(wèn)集中的模塊需要將獨(dú)立部署的服務(wù)器集群化，即多臺(tái)服務(wù)器部署相同的應(yīng)用構(gòu)成一個(gè)集群，通過(guò)負(fù)載均衡設(shè)備共同對(duì)外提供服務(wù)。

服務(wù)器集群能夠?yàn)橄嗤姆?wù)提供更多的并發(fā)支持，因此當(dāng)有更多的用戶訪問(wèn)時(shí)，只需要向集群中加入新的機(jī)器即可；另外可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)其中的某臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)負(fù)載均衡的失效轉(zhuǎn)移機(jī)制將請(qǐng)求轉(zhuǎn)移至集群中其他的服務(wù)器上，因此可以提高系統(tǒng)的可用性。

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9、緩存

緩存目的就是減輕服務(wù)器的計(jì)算，使數(shù)據(jù)直接返回給用戶。在現(xiàn)在的軟件設(shè)計(jì)中，緩存已經(jīng)無(wú)處不在。具體實(shí)現(xiàn)有CDN、反向代理、本地緩存、分布式緩存等。

使用緩存有兩個(gè)條件：訪問(wèn)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)不均衡，即某些頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)需要放在緩存中；數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)有效，不過(guò)很快過(guò)期，否在會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)過(guò)期而臟讀，影響數(shù)據(jù)的正確性。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的9种高性能高可用高并发的技术架构的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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