我在CERNET做過撥号接入平台的搭建，而後在Yahoo&3721從事過搜尋引擎前端開發，又在MOP處理過大型社群貓撲大雜燴的架構更新等工作，同時自己接觸和開發過不少大中型網站的子產品，是以在大型網站應對高負載和并發的解決方案上有一些積累和經驗，可以和大家一起探讨一下。
一個小型的網站，比如個人網站，可以使用最簡單的html靜态頁面就實作了，配合一些圖檔達到美化效果，所有的頁面均存放在一個目錄下，這樣的網站對系統架構、性能的要求都很簡單，随着網際網路業務的不斷豐富，網站相關的技術經過這些年的發展，已經細分到很細的方方面面，尤其對于大型網站來說，所采用的技術更是涉及面非常廣，從硬體到軟體、程式設計語言、資料庫、WebServer、防火牆等各個領域都有了很高的要求，已經不是原來簡單的html靜态網站所能比拟的。
大型網站，比如門戶網站。在面對大量使用者通路、高并發請求方面，基本的解決方案集中在這樣幾個環節：使用高性能的伺服器、高性能的資料庫、高效率的程式設計語言、還有高性能的Web容器。但是除了這幾個方面，還沒法根本解決大型網站面臨的高負載和高并發問題。
上面提供的幾個解決思路在一定程度上也意味着更大的投入，并且這樣的解決思路具備瓶頸，沒有很好的擴充性，下面我從低成本、高性能和高擴張性的角度來說說我的一些經驗。
1、HTML靜态化
其實大家都知道，效率最高、消耗最小的就是純靜态化的html頁面，是以我們盡可能使我們的網站上的頁面采用靜态頁面來實作，這個最簡單的方法其實也是最有效的方法。但是對于大量内容并且頻繁更新的網站，我們無法全部手動去挨個實作，于是出現了我們常見的資訊釋出系統CMS，像我們常通路的各個門戶站點的新聞頻道，甚至他們的其他頻道，都是通過資訊釋出系統來管理和實作的，資訊釋出系統可以實作最簡單的資訊錄入自動生成靜态頁面，還能具備頻道管理、權限管理、自動抓取等功能，對于一個大型網站來說，擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
除了門戶和資訊釋出類型的網站，對于互動性要求很高的社群類型網站來說，盡可能的靜态化也是提高性能的必要手段，将社群内的文章、文章進行實時的靜态化，有更新的時候再重新靜态化也是大量使用的政策，像Mop的大雜燴就是使用了這樣的政策，網易社群等也是如此。目前很多部落格也都實作了靜态化，我使用的這個Blog程式WordPress還沒有靜态化，是以如果面對高負載通路，www.toplee.com一定不能承受
同時，html靜态化也是某些緩存政策使用的手段，對于系統中頻繁使用資料庫查詢但是内容更新很小的應用，可以考慮使用html靜态化來實作，比如論壇中論壇的公用設定資訊，這些資訊目前的主流論壇都可以進行背景管理并且存儲再資料庫中，這些資訊其實大量被前台程式調用，但是更新頻率很小，可以考慮将這部分内容進行背景更新的時候進行靜态化，這樣避免了大量的資料庫通路請求。
在進行html靜态化的時候可以使用一種折中的方法，就是前端使用動态實作，在一定的政策下進行定時靜态化和定時判斷調用，這個能實作很多靈活性的操作，我開發的撞球網站故人居(www.8zone.cn)就是使用了這樣的方法，我通過設定一些html靜态化的時間間隔來對動态網站内容進行緩存，達到分擔大部分的壓力到靜态頁面上，可以應用于中小型網站的架構上。故人居網站的位址：http://www.8zone.cn，順便提一下，有喜歡撞球的朋友多多支援我這個免費網站:)
2、圖檔伺服器分離
大家知道，對于Web伺服器來說，不管是Apache、IIS還是其他容器，圖檔是最消耗資源的，于是我們有必要将圖檔與頁面進行分離，這是基本上大型網站都會采用的政策，他們都有獨立的圖檔伺服器，甚至很多台圖檔伺服器。這樣的架構可以降低提供頁面通路請求的伺服器系統壓力，并且可以保證系統不會因為圖檔問題而崩潰。
在應用伺服器和圖檔伺服器上，可以進行不同的配置優化，比如Apache在配置ContentType的時候可以盡量少支援，盡可能少的LoadModule，保證更高的系統消耗和執行效率。
我的撞球網站故人居8zone.cn也使用了圖檔伺服器架構上的分離，目前是僅僅是架構上分離，實體上沒有分離，由于沒有錢買更多的伺服器:)，大家可以看到故人居上的圖檔連接配接都是類似img.9tmd.com或者img1.9tmd.com的URL。
另外，在處理靜态頁面或者圖檔、js等通路方面，可以考慮使用lighttpd代替Apache，它提供了更輕量級和更高效的處理能力。
3、資料庫叢集和庫表散列
大型網站都有複雜的應用，這些應用必須使用資料庫，那麼在面對大量通路的時候，資料庫的瓶頸很快就能顯現出來，這時一台資料庫将很快無法滿足應用，于是我們需要使用資料庫叢集或者庫表散列。
在資料庫叢集方面，很多資料庫都有自己的解決方案，Oracle、Sybase等都有很好的方案，常用的MySQL提供的Master/Slave也是類似的方案，您使用了什麼樣的DB，就參考相應的解決方案來實施即可。
上面提到的資料庫叢集由于在架構、成本、擴張性方面都會受到所采用DB類型的限制，于是我們需要從應用程式的角度來考慮改善系統架構，庫表散列是常用并且最有效的解決方案。我們在應用程式中安裝業務和應用或者功能子產品将資料庫進行分離，不同的子產品對應不同的資料庫或者表，再按照一定的政策對某個頁面或者功能進行更小的資料庫散列，比如使用者表，按照使用者ID進行表散列，這樣就能夠低成本的提升系統的性能并且有很好的擴充性。sohu的論壇就是采用了這樣的架構，将論壇的使用者、設定、文章等資訊進行資料庫分離，然後對文章、使用者按照闆塊和ID進行散列資料庫和表，最終可以在配置檔案中進行簡單的配置便能讓系統随時增加一台低成本的資料庫進來補充系統性能。
4、緩存
緩存一詞搞技術的都接觸過，很多地方用到緩存。網站架構和網站開發中的緩存也是非常重要。這裡先講述最基本的兩種緩存。進階和分布式的緩存在後面講述。
架構方面的緩存，對Apache比較熟悉的人都能知道Apache提供了自己的mod_proxy緩存子產品，也可以使用外加的Squid進行緩存，這兩種方式均可以有效的提高Apache的通路響應能力。
網站程式開發方面的緩存，Linux上提供的Memcached是常用的緩存方案，不少web程式設計語言都提供memcache通路接口，php、perl、c和java都有，可以在web開發中使用，可以實時或者Cron的把資料、對象等内容進行緩存，政策非常靈活。一些大型社群使用了這樣的架構。
另外，在使用web語言開發的時候，各種語言基本都有自己的緩存子產品和方法，PHP有Pear的Cache子產品和eAccelerator加速和Cache子產品，還要知名的Apc、XCache（國人開發的，支援！）php緩存子產品，Java就更多了，.net不是很熟悉，相信也肯定有。
5、鏡像
鏡像是大型網站常采用的提高性能和資料安全性的方式，鏡像的技術可以解決不同網絡接入商和地域帶來的使用者通路速度差異，比如ChinaNet和EduNet之間的差異就促使了很多網站在教育網内搭建鏡像站點，資料進行定時更新或者實時更新。在鏡像的細節技術方面，這裡不闡述太深，有很多專業的現成的解決架構和産品可選。也有廉價的通過軟體實作的思路，比如Linux上的rsync等工具。
6、負載均衡
負載均衡将是大型網站解決高負荷通路和大量并發請求采用的終極解決辦法。
負載均衡技術發展了多年，有很多專業的服務提供商和産品可以選擇，我個人接觸過一些解決方法，其中有兩個架構可以給大家做參考。另外有關初級的負載均衡DNS輪循和較專業的CDN架構就不多說了。
6.1 硬體四層交換
第四層交換使用第三層和第四層資訊包的報頭資訊，根據應用區間識别業務流，将整個區間段的業務流配置設定到合适的應用伺服器進行處理。 第四層交換功能就象是虛IP，指向實體伺服器。它傳輸的業務服從的協定多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協定。這些業務在實體伺服器基礎上，需要複雜的載量平衡算法。在IP世界，業務類型由終端TCP或UDP端口位址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP位址、TCP和UDP端口共同決定。
在硬體四層交換産品領域，有一些知名的産品可以選擇，比如Alteon、F5等，這些産品很昂貴，但是物有所值，能夠提供非常優秀的性能和很靈活的管理能力。Yahoo中國當初接近2000台伺服器使用了三四台Alteon就搞定了。
6.2 軟體四層交換
大家知道了硬體四層交換機的原理後，基于OSI模型來實作的軟體四層交換也就應運而生，這樣的解決方案實作的原理一緻，不過性能稍差。但是滿足一定量的壓力還是遊刃有餘的，有人說軟體實作方式其實更靈活，處理能力完全看你配置的熟悉能力。
軟體四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來解決，LVS就是Linux Virtual Server，他提供了基于心跳線heartbeat的實時災難應對解決方案，提高系統的魯棒性，同時可供了靈活的虛拟VIP配置和管理功能，可以同時滿足多種應用需求，這對于分布式的系統來說必不可少。
一個典型的使用負載均衡的政策就是，在軟體或者硬體四層交換的基礎上搭建squid叢集，這種思路在很多大型網站包括搜尋引擎上被采用，這樣的架構低成本、高性能還有很強的擴張性，随時往架構裡面增減節點都非常容易。這樣的架構我準備空了專門詳細整理一下和大家探讨。
總結：
對于大型網站來說，前面提到的每個方法可能都會被同時使用到，Michael這裡介紹得比較淺顯，具體實作過程中很多細節還需要大家慢慢熟悉和體會，有時一個很小的squid參數或者apache參數設定，對于系統性能的影響就會很大，希望大家一起讨論，達到抛磚引玉之效。
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65 Responses to “說說大型高并發高負載網站的系統架構”
1
pi1ot says:
April 29th, 2006 at 1:00 pm
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各子產品間或者程序間的通信普遍異步化隊列化也相當重要，可以兼顧輕載重載時的響應性能和系統壓力,資料庫壓力可以通過file cache分解到檔案系統，檔案系統io壓力再通過mem cache分解，效果很不錯.
3
guest says:
May 1st, 2006 at 8:13 am
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完全胡說八道!
“大家知道，對于Web伺服器來說，不管是Apache、IIS還是其他容器，圖檔是最消耗資源的”,你以為是在記憶體中動态生成圖檔啊.無論是什麼檔案,在容器輸出時隻是讀檔案,輸出給response而已,和是什麼檔案有什麼關系.
關鍵是靜态檔案和動态頁面之間應該采用不同政策,如靜态檔案應該盡量緩存,因為無論你請求多少次輸出内容都是相同的,如果使用者頁面中有二十個就沒有必要請求二十次,而應該使用緩存.而動态頁面每次請求輸出都不相同(否則就應該是靜态的),是以不應該緩存.
是以即使在同一伺服器上也可以對靜态和動态資源做不同優化,專門的圖檔伺服器那是為了資源管理的友善,和你說的性能沒有關系.
4
Michael says:
May 2nd, 2006 at 1:15 am
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動态的緩存案例估計樓上朋友沒有遇到過，在處理inktomi的搜尋結果的案例中，我們使用的全部是面對動态的緩存，對于同樣的關鍵詞和查詢條件來說，這樣的緩存是非常重要的，對于動态的内容緩存，程式設計時使用合理的header參數可以友善的管理緩存的政策，比如失效時間等。
我們說到有關圖檔影響性能的問題，一般來說都是出自于我們的大部分通路頁面中圖檔往往比html代碼占用的流量大，在同等網絡帶寬的情況下，圖檔傳輸需要的時間更長，由于傳輸需要花很大開銷在建立連接配接上，這會延長使用者client端與server端的http連接配接時長，這對于apache來說，并發性能肯定會下降，除非你的傳回全部是靜态的，那就可以把 httpd.conf 中的 KeepAlives 為 off ，這樣可以減小連接配接處理時間，但是如果圖檔過多會導緻建立的連接配接次數增多，同樣消耗性能。
另外我們提到的理論更多的是針對大型叢集的案例，在這樣的環境下，圖檔的分離能有效的改進架構，進而影響到性能的提升，要知道我們為什麼要談架構？架構可能為了安全、為了資源配置設定、也為了更科學的開發和管理，但是終極目都是為了性能。
另外在RFC1945的HTTP協定文檔中很容易找到有關Mime Type和Content length部分的說明，這樣對于了解圖檔對性能影響是很容易的。
樓上的朋友完全是小人作為，希望别用guest跟我忽悠，男人還害怕别人知道你叫啥？再說了，就算說錯了也不至于用胡說八道來找茬！大家重在交流和學習，我也不是什麼高人，頂多算個普通程式員而已。
5
Ken Kwei says:
June 3rd, 2006 at 3:42 pm
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Michael 您好，這篇文章我看幾次了，有一個問題，您的文章中提到了如下一段：
“對于互動性要求很高的社群類型網站來說，盡可能的靜态化也是提高性能的必要手段，将社群内的文章、文章進行實時的靜态化，有更新的時候再重新靜态化也是大量使用的政策，像Mop的大雜燴就是使用了這樣的政策，網易社群等也是如此。”
對于大型的站點來說，他的資料庫和 Web Server 一般都是分布式的，在多個區域都有部署，當某個地區的使用者通路時會對應到一個節點上，如果是對社群内的文章實時靜态化，有更新時再重新靜态化，那麼在節點之間如何立刻同步呢？資料庫端如何實作呢？如果使用者看不到的話會以為發帖失敗？造成重複發了，那麼如何将使用者鎖定在一個節點上呢，這些怎麼解決？謝謝。
6
Michael says:
June 3rd, 2006 at 3:57 pm
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對于将一個使用者鎖定在某個節點上是通過四層交換來實作的，一般情況下是這樣，如果應用比較小的可以通過程式代碼來實作。大型的應用一般通過類似LVS和硬體四層交換來管理使用者連接配接，可以制定政策來使使用者的連接配接在生命期内保持在某個節點上。
靜态化和同步的政策比較多，一般采用的方法是集中或者分布存儲，但是靜态化卻是通過集中存儲來實作的，然後使用前端的proxy群來實作緩存和分擔壓力。
一般對于一個中型網站來說，互動操作非常多，日PV百萬左右，如何做合理的負載？
互動如果非常多，可以考慮使用叢集加Memory Cache的方式，把不斷變化而且需要同步的資料放入Memory Cache裡面進行讀取，具體的方案還得需要結合具體的情況來分析。
11
donald says:
June 27th, 2006 at 5:39 pm
Quote
請問，如果一個網站處于技術發展期，那麼這些優化手段應該先實施哪些後實施哪些呢？
或者說從成本（技術、人力和财力成本）方面，哪些先實施能夠取得最大效果呢？
12
Michael says:
June 27th, 2006 at 9:16 pm
Quote
donald on June 27, 2006 at 5:39 pm said:
請問，如果一個網站處于技術發展期，那麼這些優化手段應該先實施哪些後實施哪些呢？
或者說從成本（技術、人力和财力成本）方面，哪些先實施能夠取得最大效果呢？
先從伺服器性能優化、代碼性能優化方面入手，包括webserver、dbserver的優化配置、html靜态化等容易入手的開始，這些環節争取先榨取到最大化的使用率，然後再考慮從架構上增加投入，比如叢集、負載均衡等方面，這些都需要在有一定的發展積累之後再做考慮比較恰當。
16
echonow says:
September 1st, 2006 at 2:28 pm
Quote
贊一個先，是一篇很不錯的文章，不過要真正掌握裡面的東西恐怕還是需要時間和實踐！
先問一下關于圖檔伺服器的問題了！
我的撞球網站故人居9tmd.com也使用了圖檔伺服器架構上的分離，目前是僅僅是架構上分離，實體上沒有分離，由于沒有錢買更多的伺服器:)，大家可以看到故人居上的圖檔連接配接都是類似img.9tmd.com或者img1.9tmd.com的URL。
這個，樓主這個img.9tmd.com是虛拟主機吧，也就是說是一個apache提供的服務吧，這樣的話對于性能的提高也很有意義嗎？還是隻是鋪墊，為了友善以後的實體分離呢？
17
Michael says:
September 1st, 2006 at 3:05 pm
Quote
echonow on September 1, 2006 at 2:28 pm said:
贊一個先，是一篇很不錯的文章，不過要真正掌握裡面的東西恐怕還是需要時間和實踐！
先問一下關于圖檔伺服器的問題了！
我的撞球網站故人居9tmd.com也使用了圖檔伺服器架構上的分離，目前是僅僅是架構上分離，實體上沒有分離，由于沒有錢買更多的伺服器:)，大家可以看到故人居上的圖檔連接配接都是類似img.9tmd.com或者img1.9tmd.com的URL。
這個，樓主這個img.9tmd.com是虛拟主機吧，也就是說是一個apache提供的服務吧，這樣的話對于性能的提高也很有意義嗎？還是隻是鋪墊，為了友善以後的實體分離呢？
這位朋友說得很對，因為目前隻有一台伺服器，是以從實體上無法實作真正的分離，暫時使用虛拟主機來實作，是為了程式設計和網站架構上的靈活，如果有了一台新的伺服器，我隻需要把圖檔鏡像過去或者同步過去，然後把img.9tmd.com的dns解析到新的伺服器上就自然實作了分離，如果現在不從架構和程式上實作，今後這樣的分離就會比較痛苦:)
18
echonow says:
September 7th, 2006 at 4:59 pm
Quote
謝謝lz的回複，現在主要實作問題是如何能在素材上傳時直接傳到圖檔伺服器上呢，總不至于每次先傳到web，然後再同步到圖檔伺服器吧
19
Michael says:
September 7th, 2006 at 11:25 pm
Quote
echonow on September 7, 2006 at 4:59 pm said:
謝謝lz的回複，現在主要實作問題是如何能在素材上傳時直接傳到圖檔伺服器上呢，總不至于每次先傳到web，然後再同步到圖檔伺服器吧
通過samba或者nfs實作是比較簡單的方法。然後使用squid緩存來降低通路的負載，提高磁盤性能和延長磁盤使用壽命。
20
echonow says:
September 8th, 2006 at 9:42 am
Quote
多謝樓主的耐心指導，我先研究下，用共享區來存儲确實是個不錯的想法!
21
Michael says:
September 8th, 2006 at 11:16 am
Quote
echonow on September 8, 2006 at 9:42 am said:
多謝樓主的耐心指導，我先研究下，用共享區來存儲确實是個不錯的想法!
不客氣，歡迎常交流！
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