大型网站服务架构演变

2.0

应用服务器

文件

应用服务器1

分布式缓存服务器n

应用服务器2

分布式缓存

缓存，本地缓存与缓存服务器本地缓存的访问速度更快一些，但是受应用服务器内存限制，其缓存数据量有限，而且会出现和应用程序争用内存的情况；远程分布式缓存可以使用集群的方式，部署大内存的服务器作为专门的缓存服务器，可以在理论上做到不受内存容量限制的缓存服务

事物发展到一定阶段，就会拥有自身的发展冲动，摆脱其初衷，向着使自己更强大的方向发展。既然大型网站架构解决了海量数据的管理和高并发事务的处理，那么就可以把这些解决方案应用到网站自身以外的业务上去。我们看到目前许多大型网站都开始建设云计算平台，将计算作为一种基础资源出售，中小网站不需要再关心技术架构问题，只需要按需付费，就可以使网站随着业务的增长逐渐获得更大的存储空间和更多的计算资源。

NoSql服务器

分布式文件服务器1

文件服务器

应用程序

分布式数据库服务器n

分布式缓存服务器2

分布式缓存服务器1

cdn服务器1

分布式文件服务器2

负载均衡服务器1

远程分布式缓存

数据库服务器

数据与应用拆分为单个服务器将应用与数据拆分开来，分成应用服务器、文件服务器、数据库服务器，各个服务器对硬件资源的要求各不相同。应用服务器需要处理大量的业务逻辑，因此需要更快更强大的CPU；数据库服务器需要快速磁盘检索和数据缓存，因此需要更快的硬盘和更大的内存；文件服务器需要存储大量用户上传的文件，因此需要更大的硬盘。

数据库

主从复制

随着业务发展，一台服务器逐渐不能满足需求，越来越多的用户导致性能越来越差，越来越多的数据，导致存储空间不足。

B应用服务器1

分布式数据库服务器1

数据库服务器（从）

统一数据访问模块

反向代理服务器1

3.0

分布式数据库服务器2

CDN和反向代理的基本原理都是缓存，区别在于 CDN部署在网络提供商的机房，使用户在请求网站服务时，可以从距离自己最近的网络提供商机房获取数据；而反向代理则部署在网站的中心机房，当用户请求到达中心机房后，首先访问的服务器是反向代理服务器，如果反向代理服务器中缓存着用户请求的资源，就将其直接返回给用户。使用CDN和反向代理的目的都是尽早返回数据给用户，一方面加快用户访问的速度，另一方面也减轻后端服务器的负载压力。

8.0

4.0

分布式缓存服务1

1.0

数据访问模块

网站在使用缓存后，使绝大部分数据读操作访问都可以不通过数据库就能完成，但是仍有一部分读操作（缓存访问不命中、缓存过期）和去不的写操作需要访问数据库，在网站的用户达到一定的规模后，数据库因为负载压力过高而成为网站的瓶颈。

应用服务器n

本地缓存

5.0

网站的价值在于它能为用户提供商很么价值，在于网站能做什么，而不在于它是怎么做的，所以在网站还很小的时候就去追求网站的架构师舍本逐末，得不偿失的。小型网站最需要做的就是为用户提供好的服务来创造价值，得到用户的认可，活下去。

消息队列服务器1

集群使用集群是网站解决高并发、海量数据问题的常用手段，当一台服务器的处理能力存储空间不足时，不要企图去换更强大的服务器，对大型网站而言，不管多么强大的服务器，都满足不了网站持续增长的业务需求。这种情况下，更恰当的做法是增加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，只要能用过增加一台服务器的方式改善负载压力，就可以以同样的方式持续增加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集群架构设计中较为简单成熟的一种

搜索引擎服务器

数据库（从）

读操作

随着网站业务越来越复杂，对数据存储和检索的需求也越来越复杂，网站需要采用一些非关系型数据库技术如NoSQL和非数据库查询技术如搜索引擎

分布式服务I服务器n

分布式文件服务器n

A应用服务器2

7.0

大型网站为了应对日益复杂的业务场景，通过使用分而治之的手段，将整个网站业务分成不同的产品线，如大型购物交易网站就会将 首页、商铺、订单、买家、卖家等拆分成不同的产品线，分归不同的业务团队负责

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有更高的支持，应用服务器则通过一个统一的数据访问模块访问各种数据，减轻应用程序管理诸多数据源的麻烦

负载均衡调度服务器

网络环境的不同，导致不同地区访问网站的速度差异大，为了加快访问速度，增加用户体验，避免用户流失，使用cdn和反向代理

数据库读写分离目前大部分的主流数据库都提供主从热备功能，通过配置两台数据库主从关系，可以将一台数据库服务器的数据更新同步到另一台服务器上。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

数据库服务器（主）

分布式服务I服务器2

既然每个应用系统都需要执行许多相同的业务操作，比如用户管理，商品管理等，n那么可以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连接数据库，提供共用业务服务，而应用系统只需要管理用户界面，通过分布式服务调用共用业务服务完成具体业务操作。大型网站的架构演化都这里，基本上大多数的技术问题都得以解决，诸如跨数据中心的实时数据同步和具体网站业务相关的问题也都可以通过组合改进现有技术架构来解决。

分布式服务I服务器1

最初的网站架构，由于流量少，应用、文件服务器和数据库全部部署在一台服务器上面绰绰有余

分布式数据库和分布式文件系统分布式数据库是网站数据库拆分的最后手段，只有在单表规模非常庞大的时候才使用。不到不得已时，网站更常用的数据库拆分手段是业务分库，将不同业务的数据库部署在不同物理服务器上。

使用缓存后，数据访问压力得到有效缓解，但是单一应用服务器能够处理的请求连接有限，在网站访问高峰期，应用服务器成为整个网站的瓶颈

A应用服务器n

写操作

A应用服务器1

10

具体到技术上，也会根据产品线划分，将一个网站拆分成许多不同的应用，每个应用独立部署维护。应用之间可以通过一个超链接建立关系（在首页的导航链接每个都指向不同的应用地址），也可以通过消息队列进行数据分发，当然最多的还是通过访问同一个数据存储系统来构成一个关联的完整系统

6.0

现实中，大部分的业务访问集中在一小部分的数据上，那么如果把这一小部分数据缓存在内存中，就可以减少数据库的访问压力，提高整个网站的数据访问速度，改善数据库的写入性能。

任何强大的单一服务器都满足不了大型网站持续增长的业务需求数据库经过读写分离后，从一台服务器拆分成两台服务器，但是随着网站业务的发展依然不能满足需求，这时需要使用分布式数据库。文件系统也是一样，需要使用分布式文件系统。

数据库（主）

随着业务拆分越来越小，存储系统越来越庞大，应用系统的整体复杂度呈指数级增加，部署维护越来越困难。由于所有应用要和所有数据库系统连接，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，导致数据库资源不足，拒绝服务。

技术是用来解决业务问题的，而业务问题也可以用业务手段来解决

9.0