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高可用高并發的 9 種技術架構!

1、分層

分層是企業應用系統中最常見的一種架構模式,将系統在橫向次元上切分成幾個部分,每個部分負責一部分相對簡單并比較單一的職責,然後通過上層對下層的依賴和排程組成一個完整的系統。

在網站的分層架構中,常見的為3層,即應用層、服務層、資料層。應用層具體負責業務和視圖的展示;服務層為應用層提供服務支援;資料庫提供資料存儲通路服務,如資料庫、緩存、檔案、搜尋引擎等。

分層架構是邏輯上的,在實體部署上,三層架構可以部署在同一個實體機器上,但是随着網站業務的發展,必然需要對已經分層的子產品分離部署,即三層結構分别部署在不同的伺服器上,是網站擁有更多的計算資源以應對越來越多的使用者通路。

是以雖然分層架構模式最初的目的是規劃軟體清晰的邏輯結構以便于開發維護,但在網站的發展過程中,分層結構對網站支援高并發向分布式方向的發展至關重要。

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2、備援

網站需要7×24小時連續運作,那麼就得有相應的備援機制,以防某台機器宕掉時無法通路,而備援則可以通過部署至少兩台伺服器構成一個叢集實作服務高可用。資料庫除了定期備份還需要實作冷熱備份。甚至可以在全球範圍内部署災備資料中心。

3、分隔

如果說分層是将軟體在橫向方面進行切分,那麼分隔就是在縱向方面對軟體進行切分。

網站越大,功能越複雜,服務和資料處理的種類也越多,将這些不同的功能和服務分隔開來,包裝成高内聚低耦合的子產品單元,不僅有助于軟體的開發維護也便于不同子產品的分布式部署,提高網站的并發處理能力和功能擴充能力。

大型網站分隔的粒度可能會很小。比如在應用層,将不同業務進行分隔,例如将購物、論壇、搜尋、廣告分隔成不同的應用,有對立的團隊負責,部署在不同的伺服器上。

4、異步

使用異步,業務之間的消息傳遞不是同步調用,而是将一個業務操作分成多個階段,每個階段之間通過共享資料的方法異步執行進行協作。

具體實作則在單一伺服器内部可用通過多線程共享記憶體對了的方式處理;在分布式系統中可用通過分布式消息隊列來實作異步。

異步架構的典型就是生産者消費者方式,兩者不存在直接調用。

5、分布式

對于大型網站,分層和分隔的一個主要目的是為了切分後的子產品便于分布式部署,即将不同子產品部署在不同的伺服器上,通過遠端調用協同工作。分布式意味着可以使用更多的計算機完同樣的工作,計算機越多,CPU、記憶體、存儲資源就越多,能過處理的并發通路和資料量就越大,進而能夠為更多的使用者提供服務。

在網站應用中,常用的分布式方案有一下幾種.

分布式應用和服務:将分層和分隔後的應用和服務子產品分布式部署,可以改善網站性能和并發性、加快開發和釋出速度、減少資料庫連接配接資源消耗。

分布式靜态資源:網站的靜态資源如JS、CSS、Logo圖檔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。靜态資源分布式部署可以減輕應用伺服器的負載壓力;通過使用獨立域名加快浏覽器并發加載的速度。

分布式資料和存儲:大型網站需要處理以P為機關的海量資料,單台計算機無法提供如此大的存儲空間,這些資料庫需要分布式存儲。

分布式計算:目前網站普遍使用Hadoop和MapReduce分布式計算架構進行此類批處理計算,其特點是移動計算而不是移動資料,将計算程式分發到資料所在的位置以加速計算和分布式計算。

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6、安全

網站在安全架構方面有許多模式:通過密碼和手機校驗碼進行身份認證;登入、交易需要對網絡通信進行加密;為了防止機器人程式濫用資源,需要使用驗證碼進行識别;對常見的XSS攻擊、SQL注入需要編碼轉換;垃圾資訊需要過濾等。

7、自動化

具體有自動化釋出過程,自動化代碼管理、自動化測試、自動化安全檢測、自動化部署、自動化監控、自動化報警、自動化失效轉移、自動化失效恢複等。

8、叢集

對于使用者通路集中的子產品需要将獨立部署的伺服器叢集化,即多台伺服器部署相同的應用構成一個叢集,通過負載均衡裝置共同對外提供服務。

伺服器叢集能夠為相同的服務提供更多的并發支援,是以當有更多的使用者通路時,隻需要向叢集中加入新的機器即可;另外可以實作當其中的某台伺服器發生故障時,可以通過負載均衡的失效轉移機制将請求轉移至叢集中其他的伺服器上,是以可以提高系統的可用性。

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9、緩存

緩存目的就是減輕伺服器的計算,使資料直接傳回給使用者。在現在的軟體設計中,緩存已經無處不在。具體實作有CDN、反向代理、本地緩存、分布式緩存等。

使用緩存有兩個條件:通路資料熱點不均衡,即某些頻繁通路的資料需要放在緩存中;資料在某個時間段内有效,不過很快過期,否在會因為資料過期而髒讀,影響資料的正确性。

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