些介绍大型网站WebSite架构演变
文章
例如LiveJournal、ebay都是非常值得参考不过感觉他们讲更多是每次演变结果而没有很详细讲为什么需要做这样演变再加上近来感觉有不少同学都很难明白为什么个网站WebSite需要那么复杂技术于是有了写这篇文章想法在这篇文章中将阐述个普通网站WebSite发展成大型网站WebSite过程中种较为典型架构演变历程和所需掌握知识体系希望能给想从事互联网行业同学点初步概念文中不对的处也请各位多给点建议让本文真正起到抛砖引玉效果
架构演变第
步:物理分离webserver和数据库最开始
由于某些想法于是在互联网上搭建了个网站WebSite这个时候甚至有可能主机都是租借但由于这篇文章我们只关注架构演变历程因此就假设这个时候 已经是托管了台主机并且有定带宽了这个时候由于网站WebSite具备了定特色吸引了部分人访问逐渐你发现系统压力越来越高响应速度越来越慢而这个时候比较明显是数据库和应用互相影响应用出问题了数据库也很容易出现问题而数据库出问题时候应用也容易出问题于是进入了第步演变阶段:将应用和数据库从物理上分离变成了两台机器这个时候技术上没有什么新要求但你发现确实起到效果了系统又恢复到以前响应速度了并且支撑住了更高流量并且不会
数据库和应用形成互相影响看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:这
步架构演变对技术上知识体系基本没有要求架构演变第 2步:增加页面缓存Cache
好景不长
随着访问人越来越多你发现响应速度又开始变慢了查找原因发现是访问数据库操作太多导致数据连接竞争激烈所以响应变慢但数据库连 接又不能开太多否则数据库机器压力会很高因此考虑采用缓存Cache机制来减少数据库连接资源竞争和对数据库读压力这个时候首先也许会选择采用squid 等类似机制来将系统中相对静态页面(例如两天才会有更新页面)进行缓存Cache(当然也可以采用将页面静态化方案)这样
上可以不做修改就能够 很好减少对webserver压力以及减少数据库连接资源竞争OK于是开始采用squid来做相对静态页面缓存Cache看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:前端页面缓存Cache技术
例如squid如想用好话还得深入掌握下squid实现方式以及缓存Cache失效算法等架构演变第 3步:增加页面片段缓存Cache
增加了squid做缓存Cache后
整体系统速度确实是提升了webserver压力也开始下降了但随着访问量增加发现系统又开始变有些慢了在尝 到了squid的类动态缓存Cache带来好处后开始想能不能让现在那些动态页面里相对静态部分也缓存Cache起来呢因此考虑采用类似ESI的类页面片段缓存Cache策略OK于是开始采用ESI来做动态页面中相对静态片段部分缓存Cache看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:页面片段缓存Cache技术
例如ESI等想用好话同样需要掌握ESI实现方式等；架构演变第 4步:数据缓存Cache
在采用ESI的类
技术再次提高了系统缓存Cache效果后系统压力确实进步降低了但同样随着访问量增加系统还是开始变慢经过查找可能会发现系 统中存在些重复获取数据信息地方像获取用户信息等这个时候开始考虑是不是可以将这些数据信息也缓存Cache起来呢于是将这些数据缓存Cache到本地内存改变完毕后完全符合预期系统响应速度又恢复了数据库压力也再度降低了不少看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:缓存Cache技术
包括像Map数据结构、缓存Cache算法、所选用框架本身实现机制等架构演变第 5步: 增加webserver
好景不长
发现随着系统访问量再度增加webserver机器压力在高峰期会上升到比较高这个时候开始考虑增加台webserver这也是为了同时解决可用性问题避免单台webserver down机话就没法使用了在做了这些考虑后决定增加台webserver增加台webserver时会碰到些问题典型有:1、如何让访问分配到这两台机器上
这个时候通常会考虑方案是Apache自带负载均衡方案或LVS这类软件Software负载均衡方案；2、如何保持状态信息
同步例如用户session等这个时候会考虑方案有写入数据库、写入存储、cookie或同步session信息等机制等；3、如何保持数据缓存Cache信息
同步例如的前缓存Cache用户数据等这个时候通常会考虑机制有缓存Cache同步或分布式缓存Cache；4、如何让上传文件这些类似
功能继续正常这个时候通常会考虑机制是使用共享文件系统或存储等；在解决了这些问题后
终于是把webserver增加为了两台系统终于是又恢复到了以往速度看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:负载均衡技术(包括但不限于硬件负载均衡、软件Software负载均衡、负载算法、linux转发协议、所选用
技术实现细节等)、主备技术(包括但不限于ARP欺骗、linux heart-beat等)、状态信息或缓存Cache同步技术(包括但不限于Cookie技术、UDP协议、状态信息广播、所选用缓存Cache同步技术实现细节等)、共享文件技术(包括但不限于NFS等)、存储技术(包括但不限于存储设备等)架构演变第 6步:分库
享受了
段时间系统访问量高速增长幸福后发现系统又开始变慢了这次又是什么状况呢经过查找发现数据库写入、更新这些操作部分数据库连接 资源竞争非常激烈导致了系统变慢这下如何办呢此时可选方案有数据库集群和分库策略集群方面像有些数据库支持并不是很好因此分库会成为比较普遍策略分库也就意味着要对原有进行修改通修改实现分库后不错目标达到了系统恢复甚至速度比以前还快了看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:这
步更多是需要从业务上做合理划分以实现分库具体技术细节上没有其他要求；但同时随着数据量
增大和分库进行在数据库设计、调优以及维护上需要做更好因此对这些方面技术还是提出了很高要求架构演变第 7步:分表、DAL和分布式缓存Cache
随着系统
不断运行数据量开始大幅度增长这个时候发现分库后查询仍然会有些慢于是按照分库思想开始做分表工作当然这不可避免会需要对 进行些修改也许在这个时候就会发现应用自己要关心分库分表规则等还是有些复杂于是萌生能否增加个通用框架来实现分库分表数据访问这个在ebay架构中对应就是DAL这个演变过程相对而言需要花费较长时间当然也有可能这个通用框架会等到分表做完后才开始做同时在这个阶段可 能会发现的前缓存Cache同步方案出现问题数据量太大导致现在不太可能将缓存Cache存在本地然后同步方式需要采用分布式缓存Cache方案了于是又是通考察和折磨终于是将大量数据缓存Cache转移到分布式缓存Cache上了看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:分表更多
同样是业务上划分技术上涉及到会有动态hash算法、consistent hash算法等；DAL涉及到比较多
复杂技术例如数据库连接管理(超时、异常)、数据库操作控制(超时、异常)、分库分表规则封装等；架构演变第 8步:增加更多
webserver在做完分库分表这些工作后
数据库上压力已经降到比较低了又开始过着每天看着访问量暴增幸福生活了突然有天发现系统访问又开始有变慢趋势 了这个时候首先查看数据库压力切正常的后查看webserver发现apache阻塞了很多请求而应用服务器对每个请求也是比较快看来 是请求数太高导致需要排队等待响应速度变慢这还好办般来说这个时候也会有些钱了于是添加些webserver服务器在这个添加 webserver服务器过程有可能会出现几种挑战:1、Apache
软负载或LVS软负载等无法承担巨大web访问量(请求连接数、网络流量等)调度了这个时候如果经费允许话会采取方案是购 买硬件负载例如F5、Netsclar、Athelon的类如经费不允许话会采取方案是将应用从逻辑上做定分类然后分散到区别软负载集群中；2、原有
些状态信息同步、文件共享等方案可能会出现瓶颈需要进行改进也许这个时候会根据情况编写符合网站WebSite业务需求分布式文件系统等；在做完这些工作后
开始进入个看似完美无限伸缩时代当网站WebSite流量增加时应对解决方案就是不断添加webserver看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:到了这
步随着机器数不断增长、数据量不断增长和对系统可用性要求越来越高这个时候要求对所采用技术都要有更为深入理解并需要根据网站WebSite需求来做更加定制性质产品架构演变第 9步:数据读写分离和廉价存储方案
突然有
天发现这个完美时代也要结束了数据库噩梦又次出现在眼前了由于添加webserver太多了导致数据库连接资源还是不够用而这个时候又已经分库分表了开始分析数据库压力状况可能会发现数据库读写比很高这个时候通常会想到数据读写分离方案当然这个方案要实现并不 容易另外可能会发现些数据存储在数据库上有些浪费或者说过于占用数据库资源因此在这个阶段可能会形成架构演变是实现数据读写分离同时编写些更为廉价存储方案例如BigTable这种看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:数据读写分离要求对数据库
复制、standby等策略有深入掌握和理解同时会要求具备自行实现技术；廉价存储方案要求对OS
文件存储有深入掌握和理解同时要求对采用语言在文件这块实现有深入掌握架构演变第十步:进入大型分布式应用时代和廉价服务器群梦想时代
经过上面这个漫长而痛苦
过程终于是再度迎来了完美时代不断增加webserver就可以支撑越来越高访问量了对于大型网站WebSite而言人气重要毋 庸置疑随着人气越来越高各种各样功能需求也开始爆发性增长这个时候突然发现原来部署在webserver上那个web应用已经非常庞大 了当多个团队(Team)都开始对其进行改动时可真是相当不方便复用性也相当糟糕基本是每个团队(Team)都做了或多或少重复事情而且部署和维护也是相当麻烦 庞大应用包在N台机器上复制、启动都需要耗费不少时间出问题时候也不是很好查另外个更糟糕状况是很有可能会出现某个应用上bug就导 致了全站都不可用还有其他像调优不好操作(机器上部署应用什么都要做根本就无法进行针对性调优)等原因根据这样分析开始痛下决心将 系统根据职责进行拆分于是个大型分布式应用就诞生了通常这个步骤需要耗费相当长时间会碰到很多挑战:1、拆成分布式后需要提供
个高性能、稳定通信框架并且需要支持多种区别通信和远程
方式；2、将
个庞大应用拆分需要耗费很长时间需要进行业务整理和系统依赖关系控制等；3、如何运维(依赖管理、运行状况管理、
追踪、调优、监控和报警等)好这个庞大分布式应用经过这
步差不多系统架构进入相对稳定阶段同时也能开始采用大量廉价机器来支撑着巨大访问量和数据量结合这套架构以及这么多次演变过程吸取经验来采用其他各种各样思路方法来支撑着越来越高访问量看看这
步完成后系统图示:
这
步涉及到了这些知识体系:这
步涉及知识体系非常多要求对通信、远程、消息机制等有深入理解和掌握要求都是从理论、硬件级、操作系统级以及所采用语言实现都有清楚理解运维这块涉及
知识体系也非常多多数情况下需要掌握分布式并行计算、报表、监控技术以及规则策略等等说起来确实不如何费力
整个网站WebSite架构经典演变过程都和上面比较类似当然每步采取方案演变步骤有可能有区别另外由于网站WebSite业务区别会有区别专业技术需求这篇blog更多是从架构角度来讲解演变过程当然其中还有很多技术也未在此提及像数据库集群、数据挖掘、搜索等但在真实演变过程中还会借助像提升硬件配置、网络环境、改造操作系统、CDN镜像等来支撑更大流量因此在真实发展过程中还会有很多区别另外个大型网站WebSite要做到远远不仅仅上面这些还有像安全、运维、运营、服务、存储等要做好个大型网站WebSite真很不容易写这篇文章更多是希望能够引出更多大型网站WebSite架构演变介绍
最新评论