常见的网站服务器架构总结

非原创，整理自： 大型网站技术架构 (豆瓣)

做者：xlzd
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1. 初始阶段的网站架构

通常来说，大型网站都是从小型网站发展而来，一开始的架构都比较简单，随着业务复杂和用户量的激增，才开始作不少架构上的改进。当它仍是小型网站的时候，没有太多访客，通常来说只须要一台服务器就够了，这时应用程序、数据库、文件等全部资源都在一台服务器上，网站架构以下图所示：

2. 应用服务和数据服务分离

随着网站业务的发展和用户量的增长，一台服务器就没法再知足需求了。大量用户访问致使访问速度愈来愈慢，而逐渐增长的数据也会致使存储空间不足。这时就须要将应用和数据分离，应用和数据分离后整个网站使用 3 台服务器：应用服务器、文件服务器和数据库服务器。这 3 台服务器对硬件资源的要求各不相同：

• 应用服务器业务逻辑，须要强大的CPU
• 数据库服务器对磁盘读写操做不少，须要更快的磁盘和更大的内存
• 文件服务器存储用户上传的文件，所以须要更大的磁盘空间

此时，网站系统的架构以下图所示：

3. 使用缓存改善网站性能

随着用户再增长，网站又会一次面临挑战：数据库压力太大致使整站访问效率再此降低，用户体验受到影响。一个网站，每每 80% 的业务访问集中在 20% 的数据上，好比微博请求量最多的确定是那些千万级粉丝的大 V 的微博，而几乎没有人关注的你的首页，除了本身想起来以外根本不会被打开。既然大部分业务访问集中在一小部分数据上，那就把这一小部分数据先提早缓存在内存中，而不是每次都去数据库读取，这样就能够减小数据库的访问压力，从而提升整个网站的访问速度。

网站使用的缓存通常分为缓存到应用服务器或者缓存在专门的分布式缓存服务器。缓存到应用服务器本身的访问速度快不少，可是受自身内存限制，每每不太适用。远程分布式缓存使用一个集群专门负责缓存服务，当内存不够还能够轻松得动态扩容。

4. 使用应用服务器集群改善网站的并发处理能力

使用缓存后，数据访问压力获得了缓解，可是单一应用服务器可以处理的请求链接有限，在网站访问高峰期，应用服务器就成了整个网站的效率瓶颈。使用分布式集群是网站解决高并发、海量数据问题的经常使用手段。当一台服务器的处理能力和存储空间不足时，不要尝试去更换更强大的服务器，对大型网站而言，多么强大的服务器，都知足不了网站持续增加的业务需求。这种状况下，更恰当的作法是增长一台服务器分担原有服务器的访问及存储压力。 对网站架构而言，只要能经过增长一台服务器的方式改善负载压力，就能够以一样的方式持续增长服务器不断改善系统性能，从而实现系统的可伸缩性。应用服务器实现集群是网站可伸缩架构设计中较为简单成熟的一种，以下图所示：

经过负载均衡调度服务器，能够未来自用户浏览器的访问请求分发到应用服务器集群中的任何一台服务器上，若是有更多用户，就在集群中加入更多的应用服务器，使应用服务器的压力再也不成为整个网站的瓶颈。

5. 数据库读写分离

网站在使用缓存后，使对大部分数据读操做访问均可以不经过数据库就能完成，可是仍有一部分读操做（缓存访问不命中、缓存过时）和所有的写操做都须要访问数据库，在网站的用户达到必定规模后，数据库由于负载压力太高而成为网站的瓶颈。 目前大部分的主流数据库都提供主从热备功能，经过配置两台数据库主从关系，能够将一台数据库服务器的数据更新同步到另外一台服务器上。网站利用数据库的这一功能，实现数据库读写分离，从而改善数据库负载压力。以下图所示：

应用服务器在写数据的时候，访问主数据库，主数据库经过主从复制机制将数据更新同步到从数据库，这样当应用服务器读数据的时候，就能够经过从数据库得到数据。为了便于应用程序访问读写分离后的数据库，一般在应用服务器端使用专门的数据访问模块，使数据库读写分离对应用透明。

6. 使用反向代理和 CDN 加速网站响应

随着网站业务不断发展，用户规模愈来愈大，因为中国复杂的网络环境，不一样地区的用户访问网站时，速度差异也极大。有研究代表，网站访问延迟和用户流失率正相关，网站访问越慢，用户越容易失去耐心而离开。为了提供更好的用户体验，留住用户，网站须要加速网站访问速度。主要手段有使用 CDN 和反向代理。以下图所示：

7. 使用分布式文件系统和分布式数据库系统

任何强大的单一服务器都知足不了大型网站持续增加的业务需求。数据库通过读写分离后，从一台服务器拆分红两台服务器，可是随着网站业务的发展依然不能知足需求，这时须要使用分布式数据库。文件系统也同样，须要使用分布式文件系统。以下图所示：

分布式数据库是网站数据库拆分的最后手段，只有在单表数据规模很是庞大的时候才使用。不到不得已时，网站更经常使用的数据库拆分手段是业务分库，将不一样业务的数据部署在不一样的物理服务器上。

8. 使用 NoSQL 和搜索引擎

随着网站业务愈来愈复杂，对数据存储和检索的需求也愈来愈复杂，网站须要采用一些非关系数据库技术如 NoSQL 和非数据库查询技术如搜索引擎。以下图所示：

NoSQL 和搜索引擎都是源自互联网的技术手段，对可伸缩的分布式特性具备更好的支持。应用服务器则经过一个统一数据访问模块访问各类数据，减轻应用程序管理诸多数据源的麻烦。

9. 业务拆分

大型网站为了应对日益复杂的业务场景，经过使用分而治之的手段将整个网站业务分红不一样的产品线。如大型购物交易网站都会将首页、商铺、订单、买家、卖家等拆分红不一样的产品线，分归不一样的业务团队负责。

具体到技术上，也会根据产品线划分，将一个网站拆分红许多不一样的应用，每一个应用独立部署。应用之间能够经过一个超连接创建关系（在首页上的导航连接每一个都指向不一样的应用地址），也能够经过消息队列进行数据分发，固然最多的仍是经过访问同一个数据存储系统来构成一个关联的完整系统，以下图所示：

10. 分布式服务

随着业务拆分愈来愈小，存储系统愈来愈庞大，应用系统的总体复杂度呈指数级增长，部署维护愈来愈困难。因为全部应用要和全部数据库系统链接，在数万台服务器规模的网站中，这些链接的数目是服务器规模的平方，致使数据库链接资源不足，拒绝服务。

既然每个应用系统都须要执行许多相同的业务操做，好比用户管理、商品管理等，那么能够将这些共用的业务提取出来，独立部署。由这些可复用的业务链接数据库，提供共用业务服务，而应用系统只须要管理用户界面，经过分布式服务调用共用业务服务完成具体业务操做。以下图所示：

大型网站的架构演化到这里，基本上大多数的技术问题均可以得以解决了。

这里只是大框架介绍，实际使用中不容易注意到的细节太多了，须要经验的积累，才能运动娴熟！