互联网系统架构的演进过程

桃扇骨 2023-03-02 10:26 213阅读 0赞

# 以一个网站为例： #

> **网站一开始就是大型的吗？**
> 
> **我们应该一开始就设计一个大型网站吗?**

## ①不知名小网站 -> 低访问量，一台服务器满足需求。 ##

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> 快速推出这个小网站，让人们认识到这个很有价值。
> 
> 最快速的技术LAMP：Linux+Apache+MySQL+PHP

## ②随着网站的发展，越来越多的用户访问，面临问题： ##

> 性能越来越差
> 
> 越来越多的数据导致存储空间不足

**选择解决方式：应用服务与数据服务分离**

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> 原来一台服务器做全部事情，现在三台服务器分别做不同模块的事。

**能带来什么好处嘞？**

服务器对应的硬件需求不同：

> **应用服务器**：更快更强大的cup（处理大量的业务逻辑）
> 
> **数据库服务器**：需要更快的硬盘和更大的内存（快速磁盘检索和数据缓存）
> 
> **文件服务器**：需要更大的硬盘（存储大量用户上传的文件）

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## **③随着用户逐渐增多，网站再次面临挑战：** ##

> **数据库压力太大导致访问延迟，进而影响整个网站的性能，用户体验受到影响**

**解决办法：使用缓存改善性能**

**缓存：**

> **本地缓存：**速度快、只能缓存少量数据、和应用程序争内存，从而降低应用程序性能
> 
> **远程分布式缓存：**按需去取、访问需要一次网络连接，需要用时间代价换得更大空间

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**常用缓存组件：**

> **memcache**
> 
> **redis**

## ④随着用户逐渐增多，单一应用服务器面临新的问题： ##

> 能处理的请求连接有限，网站访问高峰期，应用服务器成为整个网站的瓶颈。
> 
> tomcat7 可以做到700-800并发量，tomcat8以上可以做到3-4千并发。再往上就是瓶颈了。
> 
> 在网站访问高峰期会出现拒绝服务，访问时间过长等问题。

**解决方法：**

> **应用服务器集群:**改善网站的并发处理能力

这就是分流，相当于多个人工作干一件事，提高并发访问速度。

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**为什么不用更强的服务器呢？**

> 再强的服务器越往上也是有瓶颈的，如果使用集群的方式，可以按需扩展，可以不断增加集群服务器数量，用廉价的服务器来组成集群，成本大大减少，按需扩展可以慢慢的投入其中，不需要一下投入很多。

**负载均衡的实现方式有哪些?**

现在需要负载均衡调度服务器来分发任务，则要求该服务器并发处理能力一定要强。

**三种方式：**

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> **Nginx：**性能优异，消耗的资源少，中小型公司一般采用它。
> 
> **LVS：**并发量超过Nginx之后，使用它
> 
> **F5：**中小型很少使用，大公司常用，它的能力优于软件方式，需要花钱
> 
> **DNS负载均衡：**利用域名解析过程，我的域名对应多个ip地址，当机器发送域名到域名解析器上，域名解析的时候，可以返回不同的ip地址给你，实现负载均衡。

## ⑤使用缓存后，虽然大大减轻了数据库的读压力，但是面临新的问题： ##

> 有一部分读操作（缓存访问不命中，缓存过期）和全部的写操作需要访问数据库，当用户达到一定规模后，数据库里因为负载压力过高成为整个系统的瓶颈。

**常用解决方式：**

> 数据库读写分离

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数据库集群方式:

**数据访问模块**

> 应用程序不关心它主从数据库，照常编写代码，让数据访问模块来处理对数据库的读和写。

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## ⑥用户规模越来越大，发布地域越来越广，地域网络环境差别很大，面临问题： ##

> **如何保证用户的访问体验，不至于因访问慢而流失客户？**

不同地区的网络状态不同。

解决办法：

> **反向代理和CDN加速**

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> **CDN：**内容分发网络，必须部署在运营商的服务器里。适用于静态资源，把静态资源提前缓存到各地运营商服务器里，当用户通过网络发送请求时，请求一定会走到运营商服务器中 ，进来后由CDN服务器来路由分发，如果该CDN服务器缓存上有，直接返回资源，不用去其他地方找了。

**反向代理：**

> 部署在我们的数据服务中心的，最外层的。反向代理和负载均衡可能是同一个

他们的方法就是提前缓存，避免访问到我们的应用服务器上。减轻我们的应用服务器负担。

**反向代理和CDN加速带来的好处：**

> ①加快用户访问的响应速度
> 
> ②减轻后端服务器的负载压力

一个网页 包含的资源文件很多，样式文件、js等。这些都是可以把他们提前缓存起来的。

## **⑦发展问题：**  ##

**单文件服务器、单数据库服务器，面临问题：**

> 存不下日益 增长的数据

**分布式文件系统和分布式数据库系统（分库分表）**

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> 分布式文件系统 是一个集群，可以按需扩展，一个两个甚至更多。每个读取分离服务器都是相同的copy数据，数据量太大 就存不下来。
> 
> 接下来就是分库分表，分布式数据库系统服务器

**分布式系统怎么做 ？**

**分库分表怎么做？**

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减轻数据库读写压力。

## ⑧随着业务的发展，数据储存需求和检索需求越来越复杂，面临问题： ##

> **存储字段差异较大，骷髅表。**
> 
> **复杂的文本检索**

模糊查询，数据量大，性能很差。

> **使用NoSql和搜索引擎**

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**分布式搜索引擎**：解决存储多样化，各种模式。

**搜索引擎：**

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搜索引擎：

**lunce**：apache开源的搜索引擎**开发工具包，**有搜索需要的项目，可以集成到自己的系统中，就是一个jar包，通过api来完成数据的索引与搜索。

**solr：**就是lunce下的子项目，它是一个开发好的搜索平台，人家做好的搜索系统，直接拿下来，部署就能用。搜索引擎基本功能都有。

**elastisearch**:也是基于lunce开发的，现成的、直接拿来就能用的，搜索平台。api差不多。

NoSql：

mongodb：一定要学好，

搜索和nosql，把elastisearch学好。提高身价。

## ⑨网站越来越好，业务不断扩大，越来越复杂。面临问题： ##

> **应用程序将变得务必庞大，迭代周期越来越快，牵一发而动全身， 怎么应对快速的业务发展需要？**

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消息队列服务器：来做解耦操作，应用服务器之间的通信服务

**消息队列MQ**

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## ⑩业务规模不断增大，应用拆分越来越小，越来越多，面临问题： ##

> 应用间的关系越来越复杂，应用中存在大量相同的业务操作。
> 
> 后端的数据库要被成千上万台应用服务器连接，数据库连接资源部不足。

**分布式服务（服务化）**

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> 分布式服务器把公用模块独立出来，由它来连接数据库服务器。

**如何做服务化？**

**如何做配置中心？**

> **服务化的两种架构方式**：SOA、微服务

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> 齿轮代表一个服务提供者或者是服务的调用者，SOA关键是Enterprise Services Bus—ESB企业级消息总线
> 
> 微服务架构没有总线，你需要调用谁，就和谁连接。彼此之间可以互连

> SOA缺点是，都得通过总线服务中心点来处理，好处 可以统一管理。
> 
> 微服务：想比较与SOA好处是没有中心点，服务之间可以彼此互调，治理过程有点难度

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到这里已经是完全的分布式集群架构。

## 11、再往后需要什么呢？ ##

> 数据挖掘、分析、推荐等业务需求，庞大系统的监控、问题分析等需求。

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# 12、架构设计思想总结 #

> **1、分而治之**
> 
> **2、随网站所需灵活应对**
> 
> **3、业务发展驱动技术发展，技术发展反哺业务**
> 
> **4、软件系统的价值在于它能为用户提供什么价值，在于网站能做什么，而不在于它是怎么做的**

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