淺談網站架構演變
淺談網站架構
作為一個從事後臺開發已經2年的程序員來講，大部分時間都忙於業務邏輯分析，往往忽略了業務之上的架構層面的設計。
本文作為網站架構知識的補充，不僅開拓了眼界，也對以後的程序設計益處多多。下面我們就一起來看看網站架構的演變歷史。
網站架構的演變大致分為如下幾個階段：
1
初始階段的網站架構
網站在最初開始時沒有太多人訪問，用一臺服務器就完全可以勝任，此時的網站架構如下圖所示。
應用程序，文件存儲，數據庫所有的資源都在一臺服務器上。也就是經典的LAMP架構模型（Linux操作系統+部署在Apache上+MySql存儲+PHP開發）。
2
應用服務和數據服務分離
網站有了越來越多的用戶，不斷增長的訪問量導致網站性能越來越差，數據庫存儲空間也越來越不足，此時由初始架構演變為應用程序與數據服務分離的架構，如下圖所示。
各個服務器對硬件的資源要求各不相同：
-
應用服務器由於處理大量業務邏輯，因此需要更強大的CPU；
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數據庫服務器需要快速磁盤檢索和數據緩存，因此需要更快的硬盤和更大的內存；
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文件服務器需要存儲大量的文件，因此需要更大的硬盤。
3
緩存改善網站性能
網站訪問也遵循二八定律：80% 的業務訪問集中在 20% 的數據上。
既然大部分的業務訪問集中在一小部分數據上，那麽把這一小部分數據緩存在內存中，自然可以提高網站性能，加入緩存後的網站架構如下圖所示。
網站使用的緩存分為兩種：
-
緩存在應用服務器上的本地緩存；
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緩存在專門的分布式緩存服務器上的遠程緩存。
那兩者的區別有哪些呢？
本地緩存訪問速度更快，但是受本地服務器內存限制，緩存數據有限。
遠程分布式緩存一般使用集群的方式，部署大內存服務器作為專門的緩存服務器，可以理論上做到不受內存容量限制的緩存服務。
4
應用服務器集群
加入緩存後，數據訪問壓力緩解，但是單一服務器可以處理的請求有限，在訪問高峰期，這會成為網站的瓶頸。
所以對於網站來說，既然可以通過增加一臺服務器的方式改善負載壓力，那就可以以同樣的方式持續增加服務器不斷改善系統性能，從而實現系統的可伸縮性。應用服務器集群則應運而生。此時網站架構如下圖所示。
通過負載均衡將請求分發到應用服務器集群，如果用戶訪問量持續增長，那麽就在集群中加入更多的服務器，使服務器的負載壓力不再成為整個網站的瓶頸。
5
數據庫的讀寫分離
隨著網站用戶不斷增多，服務器搭建了集群便不再是網站的瓶頸，數據庫反而會因為負載過高而成為瓶頸。
由於大部分主流數據庫都有主從熱備的功能，通過配置兩臺數據庫的主從關系，可是實現數據庫之間的數據復制，從而實現數據庫的讀寫分離，減輕數據庫壓力。
此時網站架構如下圖所示。
讀寫分離：
應用服務器在寫數據時，訪問數據庫，主數據庫通過主從復制機制將數據更新到從數據庫，當應用服務器讀數據的時候就可用通過從數據庫讀取數據。
6
CDN和反向代理
CDN和反向代理本質也是緩存。加入CDN和反向代理會有效加速網站訪問速度。此時網站架構如下圖所示。
CDN一般部署在網絡提供商的機房，使得用戶在請求網站服務時，可從最近的網絡提供商機房獲取數據。
反向代理則部署在網站的中心機房，當用戶請求到達中心機房後，先訪問反向代理服務器，獲取反向代理服務器中的緩存的資源，直接返回給用戶。
7
分布式文件系統和分布式數據庫
單一服務器都滿足不了大型網站持續增長的需求，這時數據庫要使用分布式數據庫，文件系統使用分布式文件系統。此時網站架構如下圖所示。
分布式數據庫是網站數據庫拆分的最後手段，只有在單表數據特別大時才使用。一般更常用的是業務分庫，將不同業務的數據庫部署在不同機器上。
8
使用NoSQL數據庫和搜索引擎
隨著網站運營越來越久，業務增長越來越大，數據的產生也就越來越大。此時對數據的檢索和存儲也就越來越復雜，那就需要采用非關系數據庫技術-NoSQL數據庫和數據庫查詢技術-搜索引擎。此時網站架構如下圖所示。
9
業務拆分
大型網站業務日益復雜，會使用拆分的手段將整個網站分為不同的產品線。在技術角度上講，就是講網站拆分成許多不同的應用，每個應用都要獨立部署。此時網站架構如下圖所示。
應用之間可以通過超鏈接建立關系，如在首頁導航欄添加各個應用的鏈接地址。也可以通過消息隊列進行數據分發，進行業務調用。
10
分布式服務架構
隨著業務拆分越來越細，存儲系統則越來越大，可能會出現不同的應用系統需要執行許多相同的業務操作的情況。那將這些共用的業務提出出來，獨立部署。通過分布式服務調用共用業務服務完成具體的業務操作。此時網站架構如下圖所示。
大型網站架構演化到這一步，也就是時下流行的分布式架構。但架構發展並不會止步於此，目前許多大型網站都開始有自己的雲計算平臺，將計算作為一種資源出售。一些中小網站不需要再關心技術架構問題，未來的網站架構肯定還會繼續發展下去，會繼續適應未來持續增長的業務需求。
網站架構概述大致分為以上幾個階段，後續我們會針對網站架構優化方面再做分享，主要從網站的性能、可用性、伸縮性、擴展性、安全性這幾個方面入手，繼續討論網站架構方面所遇到的問題，分享架構優化的知識。
參考資料：《大型網站技術架構》----李智慧
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