9種高性能可用高并發(fā)的技術(shù)架構(gòu)

1、分層

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

在網(wǎng)站的分層架構(gòu)中，常見的為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)庫提供數(shù)據(jù)存儲訪問服務(wù)，如數(shù)據(jù)庫、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)可以部署在同一個物理機器上，但是隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)的發(fā)展，必然需要對已經(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，是網(wǎng)站擁有更多的計算資源以應(yīng)對越來越多的用戶訪問。

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)以便于開發(fā)維護，但在網(wǎng)站的發(fā)展過程中，分層結(jié)構(gòu)對網(wǎng)站支持高并發(fā)向分布式方向的發(fā)展至關(guān)重要。

2、冗余

網(wǎng)站需要7×24小時連續(xù)運行，那么就得有相應(yīng)的冗余機制，以防某臺機器宕掉時無法訪問，而冗余則可以通過部署至少兩臺服務(wù)器構(gòu)成一個集群實現(xiàn)服務(wù)高可用。數(shù)據(jù)庫除了定期備份還需要實現(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)分隔開來，包裝成高內(nèi)聚低耦合的模塊單元，不僅有助于軟件的開發(fā)維護也便于不同模塊的分布式部署，提高網(wǎng)站的并發(fā)處理能力和功能擴展能力。

大型網(wǎng)站分隔的粒度可能會很小。比如在應(yīng)用層，將不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分隔，例如將購物、論壇、搜索、廣告分隔成不同的應(yīng)用，有對立的團隊負(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，而是將一個業(yè)務(wù)操作分成多個階段，每個階段之間通過共享數(shù)據(jù)的方法異步執(zhí)行進(jìn)行協(xié)作。

具體實現(xiàn)則在單一服務(wù)器內(nèi)部可用通過多線程共享內(nèi)存對了的方式處理；在分布式系統(tǒng)中可用通過分布式消息隊列來實現(xiàn)異步。

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

5、分布式

對于大型網(wǎng)站，分層和分隔的一個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算機完同樣的工作，計算機越多，CPU、內(nèi)存、存儲資源就越多，能過處理的并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)量就越大，進(jìn)而能夠為更多的用戶提供服務(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、加快開發(fā)和發(fā)布速度、減少數(shù)據(jù)庫連接資源消耗。

分布式靜態(tài)資源：網(wǎng)站的靜態(tài)資源如JS、CSS、Logo圖片等資源對立分布式部署，并采用獨立的域名，即人們常說的動靜分離。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；通過使用獨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：大型網(wǎng)站需要處理以P為單位的海量數(shù)據(jù)，單臺計算機無法提供如此大的存儲空間，這些數(shù)據(jù)庫需要分布式存儲。

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

6、安全

網(wǎng)站在安全架構(gòu)方面有許多模式：通過密碼和手機校驗碼進(jìn)行身份認(rèn)證；登錄、交易需要對網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行加密；為了防止機器人程序濫用資源，需要使用驗證碼進(jìn)行識別；對常見的XSS攻擊、SQL注入需要編碼轉(zhuǎn)換；垃圾信息需要過濾等。

7、自動化

具體有自動化發(fā)布過程，自動化代碼管理、自動化測試、自動化安全檢測、自動化部署、自動化監(jiān)控、自動化報警、自動化失效轉(zhuǎn)移、自動化失效恢復(fù)等。

8、集群

對于用戶訪問集中的模塊需要將獨立部署的服務(wù)器集群化，即多臺服務(wù)器部署相同的應(yīng)用構(gòu)成一個集群，通過負(fù)載均衡設(shè)備共同對外提供服務(wù)。

服務(wù)器集群能夠為相同的服務(wù)提供更多的并發(fā)支持，因此當(dāng)有更多的用戶訪問時，只需要向集群中加入新的機器即可；另外可以實現(xiàn)當(dāng)其中的某臺服務(wù)器發(fā)生故障時，可以通過負(fù)載均衡的失效轉(zhuǎn)移機制將請求轉(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。

9、緩存

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

使用緩存有兩個條件：訪問數(shù)據(jù)熱點不均衡，即某些頻繁訪問的數(shù)據(jù)需要放在緩存中；數(shù)據(jù)在某個時間段內(nèi)有效，不過很快過期，否在會因為數(shù)據(jù)過期而臟讀，影響數(shù)據(jù)的正確性。

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