從過去的 OA、CRM、ERP 等單機(jī)即可滿足要求的系統(tǒng)到現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代各大公司的分布式、微服務(wù)平臺(tái)，互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)正在經(jīng)歷著巨大的變革，技術(shù)也在不斷的更新迭代。

圖片來自 Pexels

這也意味著眾多軟件開發(fā)者們的壓力和挑戰(zhàn)正在不斷的加大，這種新技術(shù)更新的速度甚至讓我們望而卻步。

而我們需要做的恐怕不僅僅是學(xué)習(xí)那么簡單了，更要從宏觀的角度根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)形勢及時(shí)做出更符合我們發(fā)展前景的決定。

這篇文章作者會(huì)跟大家一起探究互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的演變歷程，并對每個(gè)歷程中的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用做出合理的解釋。

希望各位也能參考架構(gòu)的這些發(fā)展過程，結(jié)合自己當(dāng)前的項(xiàng)目架構(gòu)有一個(gè)適當(dāng)?shù)亩ㄎ?#xff0c;同時(shí)對自己未來應(yīng)該學(xué)習(xí)的東西做出明確的計(jì)劃和安排。

架構(gòu)演變

大型互聯(lián)網(wǎng)公司系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模塊、技術(shù)分布非常復(fù)雜，但是架構(gòu)和技術(shù)永遠(yuǎn)都不是架構(gòu)師設(shè)計(jì)出來的，而是跟隨公司業(yè)務(wù)的發(fā)展不斷進(jìn)行升級(jí)演變出來的，廢話不多說請聽胖達(dá)娓娓道來。

①單機(jī)構(gòu)建系統(tǒng)

這個(gè)不用多說，剛開始接觸 Java 的同學(xué)應(yīng)該都非常清楚，做畢設(shè)或者平時(shí)練手最多的圖書館小項(xiàng)目基本都是這種架構(gòu)。

一個(gè)簡單的應(yīng)用，配置一下數(shù)據(jù)庫連接，然后部署到自己電腦的 Tomcat 服務(wù)器上，啟動(dòng)之后興奮的不得了。

②Nginx 負(fù)載均衡+服務(wù)器集群

試想一下，如果我們一時(shí)興起做了一個(gè)個(gè)人博客并且部署到了我們的服務(wù)器上，采用的是單機(jī)的構(gòu)建方式。

后來因?yàn)椴┛唾|(zhì)量高竟然火了，訪問量快速增加，單臺(tái)服務(wù)器已經(jīng)無法滿足我們的需求，時(shí)不時(shí)的就有粉絲抱怨博客沒法訪問了，是不是很頭疼？

穩(wěn)住，這波不慌，這個(gè)時(shí)候我建議首先想想如何給那臺(tái)可憐的服務(wù)器泄泄火，讓服務(wù)器的壓力降下來。

有一個(gè)辦法就是給它加一個(gè)或者多個(gè)伙伴一塊來分?jǐn)傁聣毫?#xff0c;把這么多請求分散到每個(gè)伙伴身上，從而提高這種負(fù)載的能力。

但是伙伴是有了，一系列的問題也就來了，我整理了一下，統(tǒng)一回答如下：

問題一：這么多伙伴，應(yīng)該識(shí)別什么樣的指令來接收用戶的請求呢？

其實(shí)完全不用擔(dān)心伙伴們識(shí)別什么樣的指令，只要讓它傻傻的站在那等待分配就可以了，因?yàn)橛幸环N東西叫做負(fù)載均衡器，專門給服務(wù)器分配這種請求。

如果你不知道 F5，那你應(yīng)該知道 Nginx，土豪錢多的公司一般會(huì)選擇前者這種硬件負(fù)載均衡器。

但是大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司會(huì)選擇后者，因?yàn)槟軓能浖慕嵌冉鉀Q的問題為啥用硬件呢，誰不想省錢啊？

了解 Nginx，必須要知道它的三種功能：

反向代理： 了解反向代理，首先要清楚什么是正向代理，相信大家訪問國外的學(xué)習(xí)資源例如某 Hub（你懂的）的時(shí)候都用過 FQ 軟件 -VPN，這種通過 VPN 訪問谷歌、Youtube 等國外網(wǎng)站的過程中，我們知道我們的訪問目標(biāo)服務(wù)器是什么，這其實(shí)就是正向網(wǎng)絡(luò)代理。

而反向代理則不同，就像我們上圖中所看到的多臺(tái)服務(wù)器，如果經(jīng)過反向代理，那我們其實(shí)并不知道實(shí)際訪問的服務(wù)器是哪一臺(tái)。

因?yàn)槲覀兊恼埱蟊磺懊婕茉O(shè)的 Nginx 自動(dòng)分配給了某一臺(tái)服務(wù)器，就比如說我們打 10086 人工客服，你一定記得“你好先生，我是 10011 號(hào)話務(wù)員，很高興為您服務(wù)”這樣的話。

我們在打電話的時(shí)候并不知道由哪一個(gè)話務(wù)員來為我們服務(wù)，這些分配過程都是由 10086 服務(wù)臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行的，這里的 10086 服務(wù)臺(tái)其實(shí)就是我們系統(tǒng)中的反向代理服務(wù)器，也即圖中的 Nginx。

動(dòng)靜分離： 在做 Web 開發(fā)的時(shí)候大家都清楚，JS、HTML、圖片資源、文件資源這些都屬于靜態(tài)資源，供用戶直接訪問，并不需要編譯或者解釋，是一些放在那里就可以用的東西。

而 JSP、Java 文件這些東西其實(shí)都需要被 Tomcat 服務(wù)器解釋一遍才能被機(jī)器識(shí)別，但是如果把它們都放在一起供用戶訪問，那每臺(tái)服務(wù)器的壓力豈不是很大？

這個(gè)時(shí)候我們就可以做動(dòng)靜的分離，將這些靜態(tài)的文件放置到 Nginx 服務(wù)器上，后面的 Tomcat 服務(wù)器用來放動(dòng)態(tài)的 JSP、Java 文件，這樣的話就變向的給服務(wù)器降低了壓力。

負(fù)載均衡： 這個(gè)很明顯了，簡單來說，通過架設(shè) Nginx 服務(wù)器，經(jīng)過一定的均衡算法將用戶的請求合理分發(fā)給后面的服務(wù)器。

這個(gè)過程很好的降低了請求負(fù)載，讓每一臺(tái)服務(wù)器都能舒舒服服的承載請求，做好自己的工作。

問題二：能確定伙伴之間公平分散請求嗎？

這個(gè)問題就具體到了 Nginx 的均衡算法問題，只有通過合適的算法均衡用戶請求到每臺(tái)服務(wù)器上才能保證服務(wù)器不打架不撂挑子，否則其中某臺(tái)服務(wù)器不高興突然間罷工，剩下的服務(wù)器可就遭殃了。

其實(shí) Nginx 均衡算法總共有十種，但是常用的一般是下面幾種：

LC 算法（最近最少使用連接算法）： 這種算法的規(guī)則就是判斷哪一臺(tái)服務(wù)器一定時(shí)間段內(nèi)的連接數(shù)比較少，就把用戶請求分發(fā)給它，其實(shí)就是誰的活少分配給誰，不能讓他太閑也不能讓其他服務(wù)器太忙，否則就會(huì)掐架了。

輪詢算法： 輪詢這種算法還是比較公平的，類似我們上學(xué)的時(shí)候排了一張值日表，周一的時(shí)候是小紅，周二的時(shí)候是小明等等等等，這樣就把活平均分配給了每一個(gè)人也即每一臺(tái)服務(wù)器。

IP_Hash 算法： 這種算法是通過 IP 取模的方式制定服務(wù)器，首先通過 IP 字段轉(zhuǎn)換成 Hash 值，將取到的 Hash 值與負(fù)載服務(wù)器的總數(shù)取模，按照模值獲取負(fù)載 IP 列表中的服務(wù)器，最終確定是哪一臺(tái)服務(wù)器來承載這次請求。

這種方式因?yàn)?IP 的 Hash 值一致性原因，每一臺(tái) IP 訪問的都是固定的服務(wù)器，用的是同一臺(tái)服務(wù)器上的 Session，從而解決了 Session 一致性的問題。

問題三：這么多服務(wù)器怎么返回用戶的請求呢？

這個(gè)問題換一種問法就是通過什么樣的集群搭建模式來處理網(wǎng)絡(luò)問題，常用的包括下面幾種：

NAT 模式： 也稱為網(wǎng)絡(luò)地址傳輸模式，用戶在實(shí)際訪問項(xiàng)目的時(shí)候?qū)嶋H上并不是直接去訪問 Tomcat 服務(wù)器，而首先要經(jīng)過第一臺(tái) Nginx 服務(wù)器。

但是這臺(tái)服務(wù)器的 IP 是虛擬 IP，真實(shí)要訪問的 IP 其實(shí)是后面的 Tomcat 服務(wù)器 IP。

那么在這一步就需要根據(jù)均衡算法在配置中取出后面 Tomcat 服務(wù)器的真實(shí) IP 并做網(wǎng)絡(luò)跳轉(zhuǎn)，已達(dá)到訪問的目的。

在返回用戶請求的時(shí)候，也是如此，必須通過 Tomcat 服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)跳轉(zhuǎn)訪問到 Nginx，繼而將請求返回到用戶方。

DR 模式：也稱為直接路由模式，這種方式相較于 NAT 模式有一個(gè)區(qū)別就是在返回用戶請求的時(shí)候，不再通過中間服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接轉(zhuǎn)發(fā)給了用戶。

這樣做的目的其實(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?#xff0c;降低了 Nginx 服務(wù)器的壓力。

問題四：用戶每次都去跟不一樣的伙伴勾兌，這次找伙伴 1，下次找伙伴 2，那怎么保證 Session 一致呢？

這種情況是做負(fù)載均衡經(jīng)常遇到的一個(gè)問題，如果不做處理，經(jīng)常會(huì)遇到 Session 丟失的問題，處理這個(gè)問題一般有下面幾種方法：

IP_Hash 算法固定 Session： 就像上面均衡算法所說的，通過 IP 的 Hash 值取模，固定訪問某臺(tái)服務(wù)器。

這樣就確保了用戶的 Session 每次訪問都保存在同一臺(tái)服務(wù)器上，不會(huì)出現(xiàn)找不到的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn) Session 一致性。

Session廣播： 也稱為 Session 復(fù)制，就是指每個(gè)用戶登錄之后，只要是訪問了我的服務(wù)器記錄了 Session，就會(huì)把 Session 的信息在所有的服務(wù)器上復(fù)制一份。

這樣就能保證每臺(tái)服務(wù)器都包含這個(gè)用戶的 Session，當(dāng)然這也是非常浪費(fèi)的。

Session 持久化： 就是將 Session 的信息保存到數(shù)據(jù)庫、文件或者內(nèi)存中，用這種持久化的方式將其保存到一臺(tái)公共服務(wù)器上。

這樣就能確保了 Session 一致性，而我們一般采用的方式就是將其保存到 Redis 中，方便存取而且內(nèi)存讀取的效率很高。

客戶端存儲(chǔ)： 基于 Cookie 實(shí)現(xiàn)，將 Session 直接存儲(chǔ)到 Cookie 中，這種方案其實(shí)不是很安全，雖然能夠做到加密，但是道高一尺魔高一丈，總會(huì)有方法破解，而且 Cookie 最多只能為 4K，大小受到限制。

上面講到的這種架構(gòu)方式，確實(shí)能夠短期內(nèi)解決個(gè)人博客訪問量激增帶來的問題，但是有沒有想過一個(gè)問題，Nginx 也是一臺(tái)服務(wù)器，如果他掛了怎么辦？還有誰能來給我們分配任務(wù)呢？難道讓這些伙伴干瞪眼嘛？

這種情況引出了一個(gè)面試題：如何避免單點(diǎn)故障？不慌，接著來看下一種方案。

③HA 高可用+負(fù)載均衡+服務(wù)器集群

想要解決這種問題，大家一定可以想到，再加一臺(tái) Nginx 不就行了嘛？

沒錯(cuò)，引入 HA 高可用就能解決這個(gè)問題，HA 高可用是目前企業(yè)防止核心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)因故障停機(jī)的最有效手段，但是如何實(shí)現(xiàn)這種高可用讓兩臺(tái) Nginx 互相切換呢？

下面還需要了解兩個(gè)新鮮的技術(shù)：LVS+KeepAlived。

LVS 實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡： 看到這個(gè)小標(biāo)題，有人可能要噴我，說你都用了 Nginx 做了負(fù)載均衡了，為啥還要用 LVS 這種東西呢？

別著急首先了解下LVS：LVS 的英文全稱是 Linux Virtual Server，即 Linux 虛擬服務(wù)器。

它是由國防科大畢業(yè)的章文嵩博士開展的一個(gè)開源項(xiàng)目，在 Linux 內(nèi)存 2.6 版本中已經(jīng)成為內(nèi)核的一部分。

LVS 主要用于多服務(wù)器的負(fù)載均衡，工作在七層模型中的第四層網(wǎng)絡(luò)層，可以實(shí)現(xiàn)高性能，高可用的服務(wù)器集群技術(shù)，并且可把許多低性能的服務(wù)器組合在一起形成一個(gè)超級(jí)服務(wù)器。

它的配置非常簡單，有多種負(fù)載均衡的方法，而且穩(wěn)定可靠，即使在集群的服務(wù)器中某臺(tái)服務(wù)器無法正常工作，也不影響整體效果，另外它的可擴(kuò)展性也非常好。

那么這種解釋能解決疑惑嗎？當(dāng)然不能，且看下面：

由于 LVS 屬于內(nèi)核級(jí)別的優(yōu)化，而且工作在網(wǎng)絡(luò)層，當(dāng)做為負(fù)載均衡服務(wù)器的 Nginx 和 LVS 處理相同的請求時(shí)，所有的請求和響應(yīng)流量都會(huì)經(jīng)過 Nginx。

但是使用 LVS 時(shí)，僅請求流量經(jīng)過 LVS 的網(wǎng)絡(luò)，響應(yīng)流量由后端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)返回。

這樣的話，如果有大量的請求出現(xiàn)，那因?yàn)閹拞栴}，LVS 的效率就會(huì)有顯著的表現(xiàn)，Nginx 的瓶頸也就出現(xiàn)了。

但是僅僅使用 LVS 作為負(fù)載均衡的話，一旦后端接受到請求的服務(wù)器出了問題，那么這次請求就失敗了。

但是如果在 LVS 的后端在添加一個(gè) Nginx（或者多個(gè)），讓 Nginx 做動(dòng)靜分離和反向代理，每個(gè) Nginx 后端再有幾臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器。

那么結(jié)合兩者的優(yōu)勢，既能避免單 Nginx 的流量集中瓶頸，又能避免單 LVS 時(shí)請求失敗的問題，何樂而不為呢？

KeepAlived 實(shí)現(xiàn) HA 高可用：KeepAlived 從字面意思上來講就是保持活著，比如說我們兩臺(tái) Tomcat 服務(wù)器就是兩個(gè)小伙伴，兩個(gè)小伙伴商量著，要不然咱們一個(gè)人干活一個(gè)人歇著。

但是時(shí)常的要互相詢問一句：“老鐵？你累嗎？還能行不？”，如果這個(gè)時(shí)候他回復(fù)還行，那么我就安心玩我的就行了。

但是如果他一直沒搭理我，怎么問怎么不應(yīng)聲，那它應(yīng)該是累了，你是不是需要把他的活接過來啊，沒人干肯定不行。

嚴(yán)肅點(diǎn)哈，KeepAlived 技術(shù)其實(shí)主要就是通過發(fā)送心跳包的方式，在每臺(tái)服務(wù)器之間進(jìn)行狀態(tài)偵查，如果發(fā)現(xiàn)有宕機(jī)或者停止運(yùn)行的服務(wù)器，立刻讓閑置服務(wù)器運(yùn)行起來實(shí)現(xiàn)主備復(fù)制和轉(zhuǎn)移。

當(dāng)然這其中還需要一種容錯(cuò)技術(shù)來將系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)恢復(fù)到本應(yīng)該有的狀態(tài)，避免因?yàn)槟撑_(tái)服務(wù)器的宕機(jī)影響執(zhí)行的結(jié)果。

④CDN 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)+Varnish 服務(wù)器集群

隨著個(gè)人博客用戶量的不斷提升，我們的項(xiàng)目雖然已經(jīng)可以應(yīng)付的了這么多用戶量了，但是略微還有點(diǎn)慢，又或者有點(diǎn)卡。

而且還有一個(gè)問題，中國的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一般都是南方多用電信網(wǎng)絡(luò)，北方多用移動(dòng)聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)，電信的網(wǎng)絡(luò)訪問聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)明顯能感覺的出來會(huì)特別卡。

如果我們的博客放到了北方的聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)上，而大量的用戶來自于南方，對用戶來講豈不是很痛苦。

每次訪問的時(shí)候下載一些靜態(tài)資源都會(huì)特別的慢，時(shí)間久了，可能會(huì)損失大量的用戶。

如何解決這些卡、慢的問題呢，下面再來看幾種優(yōu)化技術(shù)：

CDN 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)：CDN 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在網(wǎng)絡(luò)之上的內(nèi)容加速器，依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過中心平臺(tái)的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問響應(yīng)速度和命中率。

也就是說，如果我們系統(tǒng)中有一個(gè) jquery.min.js，直接放在我們北方的網(wǎng)通服務(wù)器上，南方的用戶下載會(huì)特別的慢。

但是如果我們直接用某個(gè)高速 CDN 服務(wù)器上的 Jquery 資源引入，那用戶下載的速度豈不是會(huì)快速提高，用戶體驗(yàn)也會(huì)變得更好。

Varnish 服務(wù)器集群： Varnish 這個(gè)詞很多人都很陌生，其實(shí)它就是一個(gè) HTTP 加速器和反向代理服務(wù)器，也是為了優(yōu)化方案而引入的技術(shù)。

這種技術(shù)一般被應(yīng)用在 Nginx 后面，在 Tomcat 的前面，主要用來優(yōu)化 Nginx 的動(dòng)靜分離功能。

之前提到將 HTML、JS 這些靜態(tài)的資源都放置到 Nginx 服務(wù)器中，Java、JSP 等文件放置到 Tomcat 服務(wù)器中。

這樣能夠更好的分?jǐn)?Tomcat 服務(wù)器的壓力，但是這個(gè)地方還有優(yōu)化的空間，想一想是否在開發(fā)過程中存在一些 JSP 文件、Java 文件基本上是不變的。

也就是說不管怎么調(diào)用，這些東西短期內(nèi)都是固定的，那我們能不能把這些文件也提出來，讓 Nginx 直接調(diào)用以降低 Tomcat 服務(wù)器壓力呢？

答案是可以的，直接將一些短期內(nèi)不變得文件配置進(jìn) Varnish 服務(wù)器中即可。

⑤數(shù)據(jù)庫讀寫分離

之前的部分我們對 Tomcat 服務(wù)器左側(cè)進(jìn)行了優(yōu)化，但是右側(cè)的數(shù)據(jù)庫還是孤零零的只有一臺(tái)。

這樣的話，個(gè)人博客項(xiàng)目還好只有讀操作，能夠應(yīng)付得了，但是如果我們擴(kuò)展業(yè)務(wù)，將博客做成了大型的博客平臺(tái)，有大量的用戶頻繁進(jìn)行讀寫操作，那我們的數(shù)據(jù)庫還能應(yīng)付嘛？

肯定需要優(yōu)化了，首先我們會(huì)想到的就是把數(shù)據(jù)庫的讀寫進(jìn)行分離。數(shù)據(jù)庫讀寫的分離一般需要設(shè)置主從數(shù)據(jù)庫，主庫只用來寫數(shù)據(jù)，從庫用來讀取數(shù)據(jù)。

而兩個(gè)數(shù)據(jù)庫之間則需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)差異，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫同步的方法有很多，MySQL 提供了一種方法是 Binlog，目前還是比較普遍的，具體的操作配置步驟這里不再描述，以后有機(jī)會(huì)會(huì)嘗試寫寫。

⑥NOSQL 數(shù)據(jù)庫+分布式搜索引擎

讀寫分離做完之后，過不了多久會(huì)發(fā)現(xiàn)，如此多的用戶讀寫數(shù)據(jù)，主從庫的壓力也在日益攀升，變得越來越大，那么如何優(yōu)化讀取、寫入數(shù)據(jù)的速度呢？

引入 Redis 數(shù)據(jù)庫： 既然我們的 MySQL 數(shù)據(jù)庫讀寫壓力那么大，那么我們就在它的前面添加一層 NOSQL 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫作為盾牌。

Redis 作為常用的 NOSQL 數(shù)據(jù)庫一直以來深受大家的歡迎，而且因?yàn)槭莾?nèi)存中讀寫數(shù)據(jù)，所以效率也是非常的高。

將它放到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的前面，用來存放一些高頻率、熱點(diǎn)的常用搜索數(shù)據(jù)，能夠抵抗大量的搜索壓力。

這樣的話在讀寫分離，Redis 分?jǐn)倝毫Φ那闆r下，MySQL 的數(shù)據(jù)庫壓力會(huì)大規(guī)模降低。

增加分布式搜索引擎：你以為這就完了嗎，不，還不夠，為了優(yōu)化搜索的速度，給用戶帶來更好的體驗(yàn)效果，引入分布式搜索引擎才是好的選擇，目前行業(yè)內(nèi)使用廣泛的分布式搜索引擎非 Elasticsearch 莫屬。

Elasticsearch 技術(shù)簡稱 ES，是一個(gè)基于 Lucene 的搜索服務(wù)器。它提供了一個(gè)分布式多用戶能力的全文搜索引擎，基于 RESTful Web 接口。

Elasticsearch 是用 Java 開發(fā)的，并作為 Apache 許可條款下的開放源碼發(fā)布，是當(dāng)前流行的企業(yè)級(jí)搜索引擎。

Elasticsearch 分布式搜索引擎可以進(jìn)行分布式實(shí)時(shí)文件存儲(chǔ)，并將每一個(gè)字段都編入索引，使其可以被搜索，并且可以擴(kuò)展到上百臺(tái)服務(wù)器，處理 PB 級(jí)別的結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

這樣的話我們就可以通過這種方式構(gòu)建索引，再去查詢就更加減輕了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的壓力。

⑦NOSQL 數(shù)據(jù)庫（HA）+分庫分表+MyCat

隨著博客平臺(tái)的發(fā)展，海量用戶的暴增，搜索類目的多樣性，用戶體驗(yàn)的實(shí)時(shí)性，對網(wǎng)站提出了更高的要求，必須滿足高并發(fā)、高可用、高性能的要求才能繼續(xù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

對于我們程序員而言要做的仍然需要更新當(dāng)前的架構(gòu)技術(shù)，以面對更強(qiáng)大的沖擊和考驗(yàn)，那么我們還要如何優(yōu)化我們的系統(tǒng)呢？第七個(gè)階段我們又要引入三種方案：

NOSQL 數(shù)據(jù)庫的 HA： 通過在 MySQL 服務(wù)器前面添加 Redis 服務(wù)器確實(shí)能夠抵御不少的對 MySQL 數(shù)據(jù)庫的讀寫壓力。

但是對于前面的盾牌來講，難道它就沒有壓力嗎，怎么降低 Redis 服務(wù)器的壓力呢？

首先我們會(huì)想到去配置 Redis 集群的方式加一臺(tái)或者幾臺(tái)服務(wù)器，但是配置 Redis 集群其實(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

而且對于 Redis 集群來說，經(jīng)常要求 Redis 服務(wù)器可以自動(dòng)擴(kuò)容，為了解決這些問題更好的管理 Redis 集群，我們可以選擇引入分布式 Redis 解決方案。

前段時(shí)間 Redis 官方的 3.0 出了穩(wěn)定版，3.0 就可以支持集群管理的功能。這里選擇的是國產(chǎn)的分布式 Redis 解決方案-Codis。

Codis 是一個(gè)分布式 Redis 解決方案，對于上層的應(yīng)用來說，連接到 Codis Proxy 和連接原生的 Redis Server 沒有明顯的區(qū)別。

上層應(yīng)用可以像使用單機(jī)的 Redis 一樣使用，Codis 底層會(huì)處理請求的轉(zhuǎn)發(fā)，不停機(jī)的數(shù)據(jù)遷移等工作，所有后邊的一切事情，對于前面的客戶端來說是透明的，可以簡單的認(rèn)為后邊連接的是一個(gè)內(nèi)存無限大的 Redis 服務(wù)。

分庫分表： 隨著業(yè)務(wù)的遞增，分庫分表的技術(shù)也需要運(yùn)用到如此龐大的項(xiàng)目中，主要是因?yàn)楦鞣N業(yè)務(wù)表正在變得越來越大，例如用戶表、博客表等等。

你會(huì)想到如果每個(gè)業(yè)務(wù)表都能分開存放那該多好，添加多個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，每個(gè)服務(wù)器負(fù)責(zé)一塊業(yè)務(wù)表的維護(hù)管理。

數(shù)據(jù)庫 1 存放用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫 2 存放博客信息，從而達(dá)到進(jìn)一步細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)庫的目的，而這種拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫的方式就叫做垂直拆分方式。

還有一種拆分方式是這樣的，比如說我們的用戶表數(shù)據(jù)量非常非常大，一張表數(shù)據(jù)達(dá)到了 8 千萬，那我們查詢讀取這張表的時(shí)候會(huì)不會(huì)特別慢。

即便你已經(jīng)垂直拆分到了一個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行管理，但是你仍然不能解決一張表 8 千萬的問題，那么如何解決呢？

聰明的你會(huì)想到分表存放，這種方式就是水平拆分方式，將用戶表分成表 1、表 2、表 3…

通過這樣的方式你可以將這 8 千萬的用戶分到子表中，而具體的分表方式可以采用很多種方案，例如進(jìn)行 ID 取模，具體方式由于篇幅問題不再描述。

MyCat： 分庫分表之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫壓力真的變小了很多，但是也會(huì)有很多不方便的事情。

比如說：

• 分布式事務(wù)提交問題。

• 分庫分表的運(yùn)維和獲取問題。

• 跨數(shù)據(jù)庫的 Join 聚合查詢問題。

• MySQL 中自增字段（AUTO_INCREMENT）還能用嗎？

• 某些約束條件在分庫分表的環(huán)境下會(huì)不會(huì)特別復(fù)雜了？

這個(gè)時(shí)候你會(huì)用到分庫分表中間件 MyCat，它是一個(gè)徹底開源的，面向企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的大數(shù)據(jù)庫集群，支持事務(wù)、ACID、可以替代 MySQL 的加強(qiáng)版數(shù)據(jù)庫。

一個(gè)可以視為 MySQL 集群的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫，用來替代昂貴的 Oracle 集群 ，一個(gè)融合內(nèi)存緩存技術(shù)、NoSQL 技術(shù)、HDFS 大數(shù)據(jù)的新型 SQL Server，結(jié)合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和新型分布式數(shù)據(jù)倉庫的新一代數(shù)據(jù)庫中間件產(chǎn)品。

⑧分布式文件系統(tǒng)

在系統(tǒng)的發(fā)展過程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些圖片、視頻、Excel 等不同格式的大文件也需要做出處理。

比如說大型系統(tǒng)中的用戶頭像，8 千萬的用戶就需要有 8 千萬的頭像，每張頭像都需要占用一定的存儲(chǔ)空間（一般來說 4K 到幾百 M 都有可能）。

那么如何去處理這些文件的存儲(chǔ)呢？保存到數(shù)據(jù)庫中技術(shù)上完全可以，但是僅限于說說哈，如果實(shí)際這么做了可能你的系統(tǒng)會(huì)面臨很大的壓力。

為了解決這種問題，就出現(xiàn)了分布式文件系統(tǒng)這樣的技術(shù)，典型比較通用的包括 MogileFS、FastDFS。

MogileFS 是一個(gè)開源的分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，是由 LiveJournal 旗下的 Danga Interactive 公司開發(fā)。

目前使用 MogileFS 的公司非常多，如日本排名靠前的幾個(gè)互聯(lián)公司以及國內(nèi)的 Yupoo（又拍）、digg、豆瓣、大眾點(diǎn)評(píng)、搜狗等，分別為所在的組織或公司管理著海量的圖片。

以大眾點(diǎn)評(píng)為例，用戶全部圖片均有 MogileFS 存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)量已經(jīng)達(dá)到 500TB 以上。

FastDFS 是由阿里數(shù)據(jù)庫大神開發(fā)，是一個(gè)開源的輕量級(jí)分布式文件系統(tǒng)，它對文件進(jìn)行管理。

功能包括：文件存儲(chǔ)、文件同步、文件訪問（文件上傳、文件下載）等，解決了大容量存儲(chǔ)和負(fù)載均衡的問題。特別適合以文件為載體的在線服務(wù)，如相冊網(wǎng)站、視頻網(wǎng)站等等。

⑨應(yīng)用服務(wù)化拆分+消息中間件

如果思考過京東、美團(tuán)、淘寶等等這些大型互聯(lián)網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)模塊，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們每增加一塊業(yè)務(wù)，其實(shí)就是在增加一個(gè)業(yè)務(wù)組件。

比如說某生活服務(wù)公司的業(yè)務(wù)分布如圖所示：

在上圖中會(huì)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)組件部分包括了用戶、支付、搜索、推薦、地理位置等等。

其中的每一個(gè)業(yè)務(wù)組件其實(shí)都對應(yīng)著一項(xiàng)服務(wù)，而且都有專門的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)管理，也就是之前提到的分庫分表。

而分庫分表拆分的是數(shù)據(jù)，那如何對業(yè)務(wù)進(jìn)行拆分，將每一種業(yè)務(wù)分成一種服務(wù)，需要什么服務(wù)就去調(diào)用什么服務(wù)，從而讓系統(tǒng)更加的專一和精確。

如果對應(yīng)到我們的架構(gòu)上，就需要在數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層添加一個(gè)層面——服務(wù)組件層，其實(shí)這種架構(gòu)方式就是應(yīng)用服務(wù)化拆分。

提到應(yīng)用服務(wù)化拆分，就不得不提及服務(wù)化治理框架，這里就需要引入三種主流的應(yīng)用服務(wù)化技術(shù)：

• Zookeeper

• Dubbo

• 消息解耦異步的消息中間件技術(shù)：MQ 消息隊(duì)列

Zookeeper： 一般來說，Zookeeper 常常跟 Dubbo 是配合使用的，因?yàn)?Dubbo 需要進(jìn)行服務(wù)注冊。

而 ZooKeeper 一個(gè)最常用的使用場景就是用于擔(dān)任服務(wù)生產(chǎn)者和服務(wù)消費(fèi)者的注冊中心。

服務(wù)生產(chǎn)者將自己提供的服務(wù)注冊到 ZooKeeper 中心，服務(wù)的消費(fèi)者在進(jìn)行服務(wù)調(diào)用的時(shí)候先到 ZooKeeper 中查找服務(wù)，獲取到服務(wù)生產(chǎn)者的詳細(xì)信息之后，再去調(diào)用服務(wù)生產(chǎn)者的內(nèi)容與數(shù)據(jù)。

Dubbo： 提到服務(wù)治理，Dubbo 絕對是一個(gè)優(yōu)秀的服務(wù)治理框架，它可以通過透明化的遠(yuǎn)程方法調(diào)用。

就像調(diào)用本地方法一樣調(diào)用遠(yuǎn)程方法，只需簡單配置即可，這樣不管是擴(kuò)展了幾種業(yè)務(wù)組件，都可以像調(diào)用本地方法一樣調(diào)用其他的業(yè)務(wù)方法。

它使用起來非常方便，用過的人一般都知道，只需要加一個(gè)注解就可以使用其方法，而且調(diào)用的效率非常高。

MQ 消息隊(duì)列： MQ 消息隊(duì)列已經(jīng)逐漸成為企業(yè) IT 系統(tǒng)內(nèi)部通信的核心手段。

它具有低耦合、可靠投遞、廣播、流量控制、最終一致性等一系列功能，成為異步 RPC 的主要手段之一。

比如在電商系統(tǒng)中，來自訂單下載轉(zhuǎn)化后的大量訂單需要推送到物流配送管理系統(tǒng)中，就需要通過 MQ 這種技術(shù)來處理讓物流系統(tǒng)慢慢的按照數(shù)據(jù)庫能承受的并發(fā)量，從消息隊(duì)列中拉取并配送訂單，從而讓流程更加有序、穩(wěn)定。

當(dāng)今市面上有很多主流的消息中間件，如老牌的 ActiveMQ、RabbitMQ，炙手可熱的 Kafka，阿里巴巴自主開發(fā) RocketMQ 等。

⑩微服務(wù)架構(gòu)

上一個(gè)架構(gòu)演變的階段作為目前主流的系統(tǒng)架構(gòu)來說，完全可以抵住當(dāng)前流量所帶來的壓力，但是未來隨著業(yè)務(wù)和用戶量的增長，仍然還會(huì)有更大的挑戰(zhàn)出現(xiàn)。

2012 年微服務(wù)的概念被提了出來，它的基本思想在于考慮圍繞著業(yè)務(wù)領(lǐng)域組件來創(chuàng)建應(yīng)用，這些應(yīng)用可獨(dú)立地進(jìn)行開發(fā)、管理和加速。

在分散的組件中使用微服務(wù)云架構(gòu)和平臺(tái)，使部署、管理和服務(wù)功能交付變得更加簡單。

在微服務(wù)架構(gòu)中，每個(gè)服務(wù)都是自我包含的，并且實(shí)現(xiàn)了單一的業(yè)務(wù)功能，而這種架構(gòu)也必將成為未來的發(fā)展趨勢，目前也有很多微服務(wù)的框架已經(jīng)落地并迅速發(fā)展，比如說 Spring Cloud 微服務(wù)框架。

Spring Cloud 是一系列框架的有序集合。它利用 Spring Boot 的開發(fā)便利性巧妙地簡化了分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)。

如服務(wù)發(fā)現(xiàn)注冊、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、斷路器、數(shù)據(jù)監(jiān)控等，都可以用 Spring Boot 的開發(fā)風(fēng)格做到一鍵啟動(dòng)和部署。

在未來的微服務(wù)盛行的趨勢下，Spring Cloud 也必將成為 Java 程序員必須掌握的框架之一了。

總結(jié)

在這篇互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的演變中，我只是簡單的對一些技術(shù)進(jìn)行了說明，重點(diǎn)說明的是每一層的架構(gòu)所引入的技術(shù)到底是為什么會(huì)出現(xiàn)在這一層，具體解決了什么樣的實(shí)際問題。

不管怎么樣，技術(shù)發(fā)展如此快速的時(shí)代，我們每一個(gè)程序員都不應(yīng)該一直埋頭于技術(shù)的研究，偶爾抬起頭看看架構(gòu)的發(fā)展和未來的趨勢，或許對我們的程序之路有一個(gè)更宏觀的了解。只有這樣，我們才能離職業(yè)危機(jī)更遠(yuǎn)。

作者：胖達(dá)

編輯：陶家龍、孫淑娟

出處：轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：Java知識(shí)共享（ID：ITutils）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的互联网架构的演变，看了好多这个讲的确实清楚！的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。