大型網(wǎng)站架構(gòu)的技術(shù)要點(diǎn)與應(yīng)用層的組織方式分析

對大型網(wǎng)站技術(shù)的理解可以基于架構(gòu)技術(shù)原理的組織方法，以架構(gòu)元素為維度，從系統(tǒng)性能、可用??性、可擴(kuò)展性等角度闡述網(wǎng)站架構(gòu)的技術(shù)要點(diǎn)、可擴(kuò)展性和安全性。還有一種更直觀的組織方式，從不同架構(gòu)層級使用的網(wǎng)站架構(gòu)技術(shù)維度來描述。

網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)如下圖所示：

本網(wǎng)站架構(gòu)層次分為8個層次。數(shù)據(jù)庫中心機(jī)房架構(gòu)是上述所有架構(gòu)的物理基礎(chǔ)；安全架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫采集監(jiān)控架構(gòu)是貫穿各個層面的重要保障。這兩種架構(gòu)主要解決五個業(yè)務(wù)相關(guān)層面的安全問題和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控問題，一直是需要關(guān)注的領(lǐng)域；

對于目前的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，可以分為五個方面：前端、應(yīng)用層、服務(wù)層、存儲層、后端。簡單的說，前端存儲靜態(tài)網(wǎng)頁，不涉及業(yè)務(wù)，是為了讓客戶端能夠及時響應(yīng)，展示一些靜態(tài)內(nèi)容；應(yīng)用層是處理業(yè)務(wù)邏輯的地方，前端開發(fā)的代碼主要發(fā)布在這個地方。實(shí)際用戶的各種業(yè)務(wù)處理也主要在這個地方進(jìn)行；服務(wù)層介于應(yīng)用層和存儲層之間，主要為兩者提供各種分布式服務(wù)，比如分布式緩存，可以減輕存儲層的壓力，盡快響應(yīng)應(yīng)用層的請求提高性能；存儲層存儲各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)系和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫和文件之間數(shù)據(jù)同步的區(qū)域；以上四個層次可以說是實(shí)時業(yè)務(wù)功能。如果某一層面出現(xiàn)問題，將直接影響用戶體驗(yàn)。在這四個層面的背后，有一個后端，不直接與用戶溝通，而是從上述業(yè)務(wù)通過搜索引擎、數(shù)據(jù)倉庫、推薦系統(tǒng)等，創(chuàng)造出更有價(jià)值的信息，并為用戶提供支持。后端業(yè)務(wù)。

1.前端架構(gòu)

（包括：瀏覽器優(yōu)化技術(shù)、CDN、動靜態(tài)分離、靜態(tài)資源獨(dú)立部署、圖片服務(wù)、反向代理、DNS等7項(xiàng)技術(shù)）

前端是指用戶在請求到達(dá)網(wǎng)站應(yīng)用服務(wù)器之前經(jīng)過的鏈接。它通常不包含網(wǎng)站業(yè)務(wù)邏輯，也不處理動態(tài)內(nèi)容。一般你打開一個網(wǎng)頁或者界面的時候，一輸入U(xiǎn)RL就能看到的信息就屬于這部分，然后慢慢加載，就是后續(xù)業(yè)務(wù)層的內(nèi)容，因?yàn)閮?nèi)容是靜態(tài)的，會沒變。可以在各個地方準(zhǔn)備，放在CDN中，達(dá)到瞬間響應(yīng)的效果。為了達(dá)到這個效果，有以下架構(gòu)技術(shù)：

瀏覽器優(yōu)化技術(shù)

不是優(yōu)化瀏覽器，而是通過優(yōu)化響應(yīng)頁面來加速瀏覽器頁面的加載和顯示。常用的有頁面緩存、合并HTTp減少請求次數(shù)、使用頁面壓縮等。

CDN

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)部署在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的機(jī)房。通過將靜態(tài)頁面內(nèi)容分發(fā)到離用戶最近的CDN服務(wù)器，用戶可以通過最短路徑獲取內(nèi)容。

動靜分離，靜態(tài)資源獨(dú)立部署

靜態(tài)資源，如JS、CSS等文件部署在專用服務(wù)器集群上，與Web應(yīng)用動態(tài)內(nèi)容服務(wù)分離，使用專用（二級）域名。

圖片服務(wù)

圖片不是指網(wǎng)站logo、按鈕圖標(biāo)等，這些文件屬于上面提到的靜態(tài)資源，需要和JS、CSS一起部署。這里的圖片是指用戶上傳的圖片，如產(chǎn)品圖片、用戶頭像等。圖片服務(wù)也適用于獨(dú)立部署的圖片服務(wù)器集群，使用獨(dú)立（二級）域名。

反向代理

部署在網(wǎng)站機(jī)房，在應(yīng)用服務(wù)器、靜態(tài)資源服務(wù)器、圖片服務(wù)器前提供頁面緩存服務(wù)。

域名解析

域名服務(wù)，將域名解析為Ip地址，使用DNS實(shí)現(xiàn)DNS負(fù)載均衡，配置CDN也需要修改DNS，使域名解析為指向CDN服務(wù)器。

2.應(yīng)用層架構(gòu)

（包括：開發(fā)框架、頁面渲染、負(fù)載均衡、管理、動態(tài)頁面靜態(tài)、業(yè)務(wù)拆分、虛擬服務(wù)器等7項(xiàng)技術(shù)）

應(yīng)用層是處理網(wǎng)站主要業(yè)務(wù)邏輯的地方。一般而言，pHp或Java等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)邏輯和前端框架均參考本部分內(nèi)容。這部分是交互業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的主要層次。相應(yīng)的架構(gòu)技術(shù)有：

開發(fā)框架

網(wǎng)站業(yè)務(wù)是多變的。網(wǎng)站的大部分軟件工程師都在加班加點(diǎn)開發(fā)網(wǎng)站業(yè)務(wù)。一個好的開發(fā)框架非常重要。一個數(shù)的開發(fā)框架應(yīng)該能夠?qū)㈥P(guān)注點(diǎn)分開，讓美工和開發(fā)工程師可以做自己的事情，輕松協(xié)作。同時，應(yīng)內(nèi)置一些安全策略，以防止 Web 攻擊。

頁面渲染

整合單獨(dú)開發(fā)維護(hù)的動態(tài)內(nèi)容和靜態(tài)頁面模板，形成一個完整的頁面，最終呈現(xiàn)給用戶。

負(fù)載均衡

多個應(yīng)用服務(wù)器組成集群，通過負(fù)載均衡技術(shù)將用戶請求分發(fā)到不同的服務(wù)器，以應(yīng)對大量用戶同時訪問帶來的高并發(fā)負(fù)載壓力。

管理

為了實(shí)現(xiàn)高可用的應(yīng)用服務(wù)器集群，應(yīng)用服務(wù)器通常被設(shè)計(jì)為無狀態(tài)的，不存儲用戶請求上下文信息。但是網(wǎng)站服務(wù)通常需要維護(hù)用戶會話信息，需要特殊的機(jī)制管理才能使集群甚至跨集群的應(yīng)用服務(wù)器可以共享。

靜態(tài)化動態(tài)頁面

對于特別訪問和更新不頻繁的動態(tài)頁面，可以將其設(shè)為靜態(tài)，即生成靜態(tài)頁面，并使用靜態(tài)頁面優(yōu)化方法加速用戶訪問，如反向代理、CDN、瀏覽器緩存等。

業(yè)務(wù)拆分

將復(fù)雜龐大的業(yè)務(wù)拆分成多個較小規(guī)模的產(chǎn)品，獨(dú)立開發(fā)、部署和維護(hù)，不僅降低了系統(tǒng)耦合度，還方便了數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)分庫。按業(yè)務(wù)拆分關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)難度相對較小，效果也比較好。

虛擬化服務(wù)器

將物理服務(wù)器虛擬化為多態(tài)虛擬服務(wù)器。對于并發(fā)訪問量低的服務(wù)，更容易用更少的資源構(gòu)建高可用的應(yīng)用服務(wù)器集群。

3.服務(wù)層架構(gòu)

（包括：分布式消息、分布式服務(wù)、分布式緩存、分布式配置等4項(xiàng)技術(shù)）

提供基礎(chǔ)服務(wù)，調(diào)用應(yīng)用層，完成網(wǎng)站業(yè)務(wù)。服務(wù)層介于應(yīng)用層和存儲層之間。顧名思義，它為應(yīng)用層提供各種服務(wù)。服務(wù)層本身的內(nèi)容來源可能與存儲層有關(guān)。比如緩存就是在存儲層做一部分?jǐn)?shù)據(jù)。處理和顯示被供應(yīng)層快速調(diào)用。服務(wù)層的架構(gòu)技術(shù)主要是幾個分布式的服務(wù)功能：

分布式消息

利用消息隊(duì)列機(jī)制實(shí)現(xiàn)消息的異步發(fā)送和業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)與服務(wù)的低耦合業(yè)務(wù)關(guān)系。

分布式服務(wù)

提供高性能、低耦合、易于使用、易于管理的分布式服務(wù)，并在網(wǎng)站上實(shí)施面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）。

分布式緩存

通過可擴(kuò)展的服務(wù)器集群提供大規(guī)模的熱數(shù)據(jù)緩存服務(wù)是網(wǎng)站性能優(yōu)化的重要手段。

分布式配置

系統(tǒng)運(yùn)行需要配置很多參數(shù)。如果需要修改這些參數(shù)，比如在分布式緩存集群中添加新的緩存服務(wù)器，則需要修改應(yīng)用客戶端的緩存服務(wù)器列表的配置并重啟應(yīng)用服務(wù)器。分布式配置提供系統(tǒng)運(yùn)行過程中的動態(tài)配置推送服務(wù)，無需重啟服務(wù)器即可將配置變化實(shí)時推送到應(yīng)用系統(tǒng)。

4.存儲層架構(gòu)

（包括：分布式文件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)同步等4項(xiàng)技術(shù)）

為數(shù)據(jù)和文件提供持久的存儲訪問和管理服務(wù)。這一層也是一般意義上的數(shù)據(jù)庫層，主要用于存儲各種數(shù)據(jù)。當(dāng)然，大型網(wǎng)站中數(shù)據(jù)層的概念不僅包括傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，還包括分布式文件數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)同步技術(shù)等。存儲層的架構(gòu)技術(shù)主要包括：

分布式文件

網(wǎng)站在線業(yè)務(wù)中需要存儲的文件大多是圖片、網(wǎng)頁、視頻等相對較小的文件，但這些文件的數(shù)量非常多，而且通常還在不斷增加，并且需要具有更好可擴(kuò)展性的分布式文件。系統(tǒng)。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫

主要業(yè)務(wù)大部分是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)的，但是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對集群擴(kuò)展性的支持較差。通過在應(yīng)用的數(shù)據(jù)訪問層增加數(shù)據(jù)庫訪問的路由功能，根據(jù)業(yè)務(wù)配置將數(shù)據(jù)庫訪問路由到不同的物理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)分布式訪問關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)庫

目前各種數(shù)據(jù)庫層出不窮，在內(nèi)存管理、數(shù)據(jù)模型、集群分布式管理等方面各有優(yōu)勢，但從社區(qū)活躍度來看，無疑是目前最好的。

數(shù)據(jù)同步

在支持全球數(shù)據(jù)共享的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)成熟之前，擁有多個數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)站必須在多個數(shù)據(jù)中心之間同步數(shù)據(jù)，以確保每個數(shù)據(jù)中心都有完整的數(shù)據(jù)。在實(shí)踐中，為了降低數(shù)據(jù)庫的壓力php大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)，將數(shù)據(jù)庫的事務(wù)日志（或?qū)懖僮魅罩荆┩降狡渌麛?shù)據(jù)中心，根據(jù)日志重放數(shù)據(jù)php大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。

5.后臺架構(gòu)

（包括：搜索引擎、數(shù)據(jù)倉庫、推薦系統(tǒng)等3項(xiàng)技術(shù)）

在web應(yīng)用中，除了處理用戶的實(shí)時訪問請求，還有一些后臺非實(shí)時的數(shù)據(jù)分析需要處理。后端架構(gòu)主要進(jìn)行一些非實(shí)時操作，為前端業(yè)務(wù)處理提供支持。主要的架構(gòu)技術(shù)有：

搜索引擎

即使是網(wǎng)站內(nèi)部的搜索引擎，也需要增量和全量數(shù)據(jù)更新、索引構(gòu)建等，這些操作都是通過后臺系統(tǒng)定期執(zhí)行的。

數(shù)據(jù)倉庫

根據(jù)線下數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)。

推薦系統(tǒng)

社交網(wǎng)站和購物網(wǎng)站通過挖掘人與人之間、人與產(chǎn)品之間的關(guān)系，發(fā)展?jié)撛诘娜穗H關(guān)系和購物興趣，為用戶提供個性化的推薦服務(wù)。

6.數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控

（包括：瀏覽器數(shù)據(jù)采集、服務(wù)器業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、服務(wù)器性能數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)告警等5項(xiàng)技術(shù)）

監(jiān)控網(wǎng)站訪問和系統(tǒng)運(yùn)行，為網(wǎng)站運(yùn)營決策和運(yùn)維管理提供支持。數(shù)據(jù)采集??和監(jiān)控存在于整個業(yè)務(wù)架構(gòu)的生命周期中。業(yè)務(wù)上線后，業(yè)務(wù)是否正常運(yùn)行，運(yùn)維人員的主要工作就是數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或性能出現(xiàn)問題時，也需要更換系統(tǒng)進(jìn)行支持和問題定位，進(jìn)而解決問題。該級別的主要架構(gòu)技術(shù)有：

瀏覽器數(shù)據(jù)收集

通過在網(wǎng)頁中嵌入JS腳本，收集用戶瀏覽器環(huán)境和操作記錄，分析用戶行為。

服務(wù)器業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收集

服務(wù)器業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括兩種，一種是收集服務(wù)器端記錄的用戶請求操作日志；另一種是在應(yīng)用運(yùn)行時收集業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如要處理的消息數(shù)。

服務(wù)器性能數(shù)據(jù)收集

收集服務(wù)器性能數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)負(fù)載、內(nèi)存使用情況、網(wǎng)卡流量等

系統(tǒng)監(jiān)控

將上述收集到的數(shù)據(jù)以圖表的形式展示出來，方便運(yùn)維人員監(jiān)控網(wǎng)站的運(yùn)行狀態(tài)。這一步只是一個系統(tǒng)監(jiān)控。更高級的做法是根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化運(yùn)維，自動處理系統(tǒng)異常，吸收自動化控制。

系統(tǒng)報(bào)警

如果采集到的數(shù)據(jù)超過正常情況的預(yù)設(shè)閾值，例如系統(tǒng)負(fù)載過高，會通過郵件、短信、語音電話等方式發(fā)出報(bào)警信號，等待管理員介入工程師。

7.安全架構(gòu)

（包括：網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)保護(hù)等2項(xiàng)技術(shù)）

保護(hù)網(wǎng)站免受攻擊和敏感信息泄露。安全也是企業(yè)正常運(yùn)營的一個非常重要的問題。安全有兩個主要方面。一是來自外界的攻擊和防護(hù)，會影響網(wǎng)站業(yè)務(wù)的可用性和性能；另一個是網(wǎng)站內(nèi)部數(shù)據(jù)的安裝和保護(hù)，這會影響到數(shù)據(jù)層的敏感信息總數(shù)。主要的安全架構(gòu)技術(shù)有：

網(wǎng)絡(luò)攻擊

HTTp 請求發(fā)起的最有害的攻擊是 XSS 和 SQL 注入攻擊。但只要措施得當(dāng)，這兩種攻擊相對容易防范。

數(shù)據(jù)保護(hù)

敏感信息的加密傳輸和存儲，以保護(hù)網(wǎng)站和用戶資產(chǎn)。

8.數(shù)據(jù)中心機(jī)房架構(gòu)

（包括：機(jī)房架構(gòu)、機(jī)柜架構(gòu)、服務(wù)器架構(gòu)等3項(xiàng)技術(shù)）

大型網(wǎng)站所需的服務(wù)器規(guī)模數(shù)以萬計(jì)，機(jī)房的物理結(jié)構(gòu)也需要注意。對于大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，物理服務(wù)器的數(shù)量勢必非常龐大。這樣就必須在機(jī)房、機(jī)柜、服務(wù)器等層次上有相應(yīng)的規(guī)劃，才能更好的支持以上各個層次。

機(jī)房架構(gòu)

對于一個10萬臺服務(wù)器的大型網(wǎng)站，每臺服務(wù)器的耗電量（包括服務(wù)器本身的耗電量和空調(diào)的耗電量）每年大約需要2000元左右，所以每年的機(jī)房電費(fèi)為該網(wǎng)站將耗資2億元人民幣。數(shù)據(jù)中心能耗問題越來越嚴(yán)重。在選擇數(shù)據(jù)中心的地理位置時，趨勢是選擇散熱良好、供電充足的地方。

機(jī)柜結(jié)構(gòu)

包括機(jī)柜尺寸、網(wǎng)線布局、指示燈規(guī)格、不間斷電源、電壓規(guī)格（是48V DC還是220V AC民用）等一系列問題。

服務(wù)器架構(gòu)

由于大型網(wǎng)站的服務(wù)器采購規(guī)模較大，大多使用定制服務(wù)器，而不是購買完整的服務(wù)器。根據(jù)網(wǎng)站應(yīng)用需求，定制硬盤、內(nèi)存甚至CpU，去除不必要的外圍接口（顯示輸出接口、鼠標(biāo)、鍵盤輸入接口），使空間結(jié)構(gòu)有利于散熱。

原文：

網(wǎng)站欄目：大型網(wǎng)站架構(gòu)的技術(shù)要點(diǎn)與應(yīng)用層的組織方式分析
文章位置：http://www.muchs.cn/news7/295007.html

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