如何打造一個高可用、高性能、易擴(kuò)展、可伸縮且安全的網(wǎng)站？

如何打造一個高可用、高性能、易擴(kuò)展、可伸縮且安全的網(wǎng)站？如何讓網(wǎng)站隨應(yīng)用所需靈活變動，一年時間用戶數(shù)從零過億呢？

首先來看看大型網(wǎng)站軟件系統(tǒng)的特點，有以下特點：

1、高并發(fā)，大流量

2、高可用：系統(tǒng)24小時不間斷服務(wù)

3、海量數(shù)據(jù)

4、用戶分布廣泛，網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜

5、安全環(huán)境惡劣

6、需求快速變更，發(fā)布頻繁

7、漸進(jìn)式發(fā)展

大型網(wǎng)站核心架構(gòu)要素

性能：性能是網(wǎng)站的一個重要指標(biāo)，除非是沒得選擇(比如只能到www.12306.cn這一個網(wǎng)站上買火車票)，否則用戶無法忍受一個響應(yīng)緩慢的網(wǎng)站。一個打開緩慢的網(wǎng)站會導(dǎo)致嚴(yán)重的用戶流失，很多時候網(wǎng)站性能問題是網(wǎng)站架構(gòu)升級優(yōu)化的觸發(fā)器。可以說性能是網(wǎng)站架構(gòu)設(shè)計的一個重要方面，任何軟件架構(gòu)設(shè)計方案都必須考慮可能會帶來的性能問題。

也正是因為性能問題幾乎無處不在，所以優(yōu)化網(wǎng)站性能的手段也非常多，從用戶瀏覽器到數(shù)據(jù)庫，影響用戶請求的所有環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行性能優(yōu)化。在瀏覽器端，可以通過瀏覽器緩存、使用頁面壓縮、合理布局頁面、減少Cookie傳輸?shù)仁侄胃纳菩阅堋?

還可以使用CDN，將網(wǎng)站靜態(tài)內(nèi)容分發(fā)至離用戶最近的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商機(jī)房，使用戶通過最短訪問路徑獲取數(shù)據(jù)。可以在網(wǎng)站機(jī)房部署反向代理服務(wù)器，緩存熱點文件，加快請求響應(yīng)速度，減輕應(yīng)用服務(wù)器負(fù)載壓力。

在應(yīng)用服務(wù)器端，可以使用服務(wù)器本地緩存和分布式緩存，通過緩存在內(nèi)存中的熱點數(shù)據(jù)處理用戶請求，加快請求處理過程，減輕數(shù)據(jù)庫負(fù)載壓力。也可以通過異步操作將用戶請求發(fā)送至消息隊列等待后續(xù)任務(wù)處理，而當(dāng)前請求直接返回響應(yīng)給用戶。在網(wǎng)站有很多用戶高并發(fā)請求的情況下，可以將多臺應(yīng)用服務(wù)器組成一個集群共同對外服務(wù)，提高整體處理能力，改善性能。

在代碼層面，也可以通過使用多線程、改善內(nèi)存管理等手段優(yōu)化性能。在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端，索引、緩存、SQL優(yōu)化等性能優(yōu)化手段都已經(jīng)比較成熟。而方興未艾的NoSQL數(shù)據(jù)庫通過優(yōu)化數(shù)據(jù)模型、存儲結(jié)構(gòu)、伸縮特性等手段在性能方面的優(yōu)勢也日趨明顯。

衡量網(wǎng)站性能有一系列指標(biāo)，重要的有響應(yīng)時間、TPS、系統(tǒng)性能計數(shù)器等，通過測試這些指標(biāo)以確定系統(tǒng)設(shè)計是否達(dá)到目標(biāo)。這些指標(biāo)也是網(wǎng)站監(jiān)控的重要參數(shù)，通過監(jiān)控這些指標(biāo)可以分析系統(tǒng)瓶頸，預(yù)測網(wǎng)站容量，并對異常指標(biāo)進(jìn)行報警，保障系統(tǒng)可用性。

可用性：網(wǎng)站高可用的主要手段是冗余，應(yīng)用部署在多臺服務(wù)器上同時提供訪問，數(shù)據(jù)存儲在多臺服務(wù)器上互相備份，任何一臺服務(wù)器宕機(jī)都不會影響應(yīng)用的整體可用，也不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

對于應(yīng)用服務(wù)器而言，多臺應(yīng)用服務(wù)器通過負(fù)載均衡設(shè)備組成一個集群共同對外提供服務(wù)，任何一臺服務(wù)器宕機(jī)，只需把請求切換到其他服務(wù)器就可實現(xiàn)應(yīng)用的高可用，但是一個前提條件是應(yīng)用服務(wù)器上不能保存請求的會話信息。否則服務(wù)器宕機(jī)，會話丟失，即使將用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到其他服務(wù)器上也無法完成業(yè)務(wù)處理。

伸縮性：衡量架構(gòu)伸縮性的主要標(biāo)準(zhǔn)就是是否可以用多臺服務(wù)器構(gòu)建集群，是否容易向集群中添加新的服務(wù)器。加入新的服務(wù)器后是否可以提供和原來的服務(wù)器無差別的服務(wù)。集群中可容納的總的服務(wù)器數(shù)量是否有限制。

擴(kuò)展性：不同于其他架構(gòu)要素主要關(guān)注非功能性需求，網(wǎng)站的擴(kuò)展性架構(gòu)直接關(guān)注網(wǎng)站的功能需求。網(wǎng)站快速發(fā)展，功能不斷擴(kuò)展，如何設(shè)計網(wǎng)站的架構(gòu)使其能夠快速響應(yīng)需求變化，是網(wǎng)站可擴(kuò)展架構(gòu)主要的目的。

網(wǎng)站可伸縮架構(gòu)的主要手段是事件驅(qū)動架構(gòu)和分布式服務(wù)。

事件驅(qū)動架構(gòu)在網(wǎng)站通常利用消息隊列實現(xiàn)，將用戶請求和其他業(yè)務(wù)事件構(gòu)造成消息發(fā)布到消息隊列，消息的處理者作為消費者從消息隊列中獲取消息進(jìn)行處理。通過這種方式將消息產(chǎn)生和消息處理分離開來，可以透明地增加新的消息生產(chǎn)者任務(wù)或者新的消息消費者任務(wù)。

分布式服務(wù)則是將業(yè)務(wù)和可復(fù)用服務(wù)分離開來，通過分布式服務(wù)框架調(diào)用。新增產(chǎn)品可以通過調(diào)用可復(fù)用的服務(wù)實現(xiàn)自身的業(yè)務(wù)邏輯，而對現(xiàn)有產(chǎn)品沒有任何影響?？蓮?fù)用服務(wù)升級變更的時候，也可以通過提供多版本服務(wù)對應(yīng)用實現(xiàn)透明升級，不需要強(qiáng)制應(yīng)用同步變更。