本文是學習大型分布式網站架構的技術總結。對架構一個高性能，高可用，可伸縮，可擴展的分布式網站進行了概要性描述，并給出一個架構參考。一部分為讀書筆記，一部分是個人經驗總結。對大型分布式網站架構有很好的參考價值。

　　一、大型網站的特點

用戶多，分布廣泛

大流量，高并發

海量數據，服務高可用

安全環境惡劣，易受網絡攻擊

功能多，變更快，頻繁發布

從小到大，漸進發展

以用戶為中心

免費服務，付費體驗

　　二、大型網站架構目標

高性能：提供快速的訪問體驗。

高可用：網站服務一直可以正常訪問。

可伸縮：通過硬件增加/減少，提高/降低處理能力。

安全性：提供網站安全訪問和數據加密，安全存儲等策略。

擴展性：方便的通過新增/移除方式，增加/減少新的功能/模塊。

敏捷性：隨需應變，快速響應；

　　三、大型網站架構模式

分層：一般可分為，應用層，服務層，數據層，管理層，分析層；

分割：一般按照業務/模塊/功能特點進行劃分，比如應用層分為首頁，用戶中心。

分布式：將應用分開部署（比如多臺物理機），通過遠程調用協同工作。

集群：一個應用/模塊/功能部署多份（如：多臺物理機），通過負載均衡共同提供對外訪問。

緩存：將數據放在距離應用或用戶最近的位置，加快訪問速度。

異步：將同步的操作異步化。客戶端發出請求，不等待服務端響應，等服務端處理完畢后，使用通知或輪詢的方式告知請求方。一般指：請求——響應——通知 模式。

冗余：增加副本，提高可用性，安全性，性能。

安全：對已知問題有有效的解決方案，對未知/潛在問題建立發現和防御機制。

自動化：將重復的，不需要人工參與的事情，通過工具的方式，使用機器完成。

敏捷性：積極接受需求變更，快速響應業務發展需求。

　　四、高性能架構

　　以用戶為中心，提供快速的網頁訪問體驗。主要參數有較短的響應時間，較大的并發處理能力，較高的吞吐量，穩定的性能參數。

　　可分為前端優化，應用層優化，代碼層優化，存儲層優化。

　　前端優化：網站業務邏輯之前的部分；

　　瀏覽器優化：減少Http請求數，使用瀏覽器緩存，啟用壓縮，Css Js位置，Js異步，減少Cookie傳輸；

　　CDN加速，反向代理；

　　應用層優化：處理網站業務的服務器。使用緩存，異步，集群

　　代碼優化：合理的架構，多線程，資源復用（對象池，線程池等），良好的數據結構，JVM調優，單例，Cache等；

　　存儲優化：緩存，固態硬盤，光纖傳輸，優化讀寫，磁盤冗余，分布式存儲（HDFS），NOSQL等；

　　五、高可用架構

　　大型網站應該在任何時候都可以正常訪問。正常提供對外服務。因為大型網站的復雜性，分布式，廉價服務器，開源數據庫，操作系統等特點。要保證高可用是很困難的，也就是說網站的故障是不可避免的。

　　如何提高可用性，就是需要迫切解決的問題。首先，需要從架構級別，在規劃的時候，就考慮可用性。行業內一般用幾個9表示可用性指標。比如四個9（99.99），一年內允許的不可用時間是53分鐘。

　　不同層級使用的策略不同，一般采用冗余備份和失效轉移解決高可用問題。

　　應用層：一般設計為無狀態的，對于每次請求，使用哪一臺服務器處理是沒有影響的。一般使用負載均衡技術（需要解決Session同步問題），實現高可用。

　　服務層：負載均衡，分級管理，快速失敗（超時設置），異步調用，服務降級，冪等設計等。

　　數據層：冗余備份（冷，熱備[同步，異步]，溫備），失效轉移（確認，轉移，恢復）。數據高可用方面著名的理論基礎是CAP理論（持久性，可用性，數據一致性[強一致，用戶一致，最終一致]）

　　六、可伸縮架構

　　伸縮性是指在不改變原有架構設計的基礎上，通過添加/減少硬件（服務器）的方式，提高/降低系統的處理能力。

　　應用層：對應用進行垂直或水平切分。然后針對單一功能進行負載均衡（DNS,HTTP[反向代理],IP,鏈路層）。

　　服務層：與應用層類似；

　　數據層：分庫，分表，NOSQL等；常用算法Hash，一致性Hash。

　　七、可擴展架構

　　可以方便的進行功能模塊的新增/移除，提供代碼/模塊級別良好的可擴展性。

　　模塊化，組件化：高內聚，內耦合，提高復用性，擴展性。

　　穩定接口：定義穩定的接口，在接口不變的情況下，內部結構可以“隨意”變化。

　　設計模式：應用面向對象思想，原則，使用設計模式，進行代碼層面的設計。

　　消息隊列：模塊化的系統，通過消息隊列進行交互，使模塊之間的依賴解耦。

　　分布式服務：公用模塊服務化，提供其他系統使用，提高可重用性，擴展性。

　　八、安全架構

　　對已知問題有有效的解決方案，對未知/潛在問題建立發現和防御機制。對于安全問題，首先要提高安全意識，建立一個安全的有效機制，從政策層面，組織層面進行保障。比如服務器密碼不能泄露，密碼每月更新，并且三次內不能重復；每周安全掃描等。以制度化的方式，加強安全體系的建設。同時，需要注意與安全有關的各個環節。安全問題不容忽視。包括基礎設施安全，應用系統安全，數據保密安全等。

　　基礎設施安全：硬件采購，操作系統，網絡環境方面的安全。一般采用，正規渠道購買高質量的產品，選擇安全的操作系統，及時修補漏洞，安裝殺毒軟件防火墻。防范病毒，后門。設置防火墻策略，建立DDOS防御系統，使用攻擊檢測系統，進行子網隔離等手段。

　　應用系統安全：在程序開發時，對已知常用問題，使用正確的方式，在代碼層面解決掉。防止跨站腳本攻擊（XSS），注入攻擊，跨站請求偽造（CSRF），錯誤信息，HTML注釋，文件上傳，路徑遍歷等。還可以使用Web應用防火墻（比如：ModSecurity），進行安全漏洞掃描等措施，加強應用級別的安全。

　　數據保密安全：存儲安全（存在在可靠的設備，實時，定時備份），保存安全（重要的信息加密保存，選擇合適的人員復雜保存和檢測等），傳輸安全（防止數據竊取和數據篡改）；

　　常用的加解密算法（單項散列加密[MD5,SHA]，對稱加密[DES,3DES,RC]），非對稱加密[RSA]等。

　　九、敏捷性

　　網站的架構設計，運維管理要適應變化，提供高伸縮性，高擴展性。方便的應對快速的業務發展，突增高流量訪問等要求。

　　除上面介紹的架構要素外，還需要引入敏捷管理，敏捷開發的思想。使業務，產品，技術，運維統一起來，隨需應變，快速響應。

　　十、大型架構舉例

　　以上采用七層邏輯架構，第一層客戶層，第二層前端優化層，第三層應用層，第四層服務層，第五層數據存儲層，第六層大數據存儲層，第七層大數據處理層。

　　客戶層：支持PC瀏覽器和手機APP。差別是手機APP可以直接訪問通過IP訪問，反向代理服務器。

　　前端層：使用DNS負載均衡，CDN本地加速以及反向代理服務；

　　應用層：網站應用集群；按照業務進行垂直拆分，比如商品應用，會員中心等；

　　服務層：提供公用服務，比如用戶服務，訂單服務，支付服務等；

　　數據層：支持關系型數據庫集群（支持讀寫分離），NOSQL集群，分布式文件系統集群；以及分布式Cache；

　　大數據存儲層：支持應用層和服務層的日志數據收集，關系數據庫和NOSQL數據庫的結構化和半結構化數據收集；

　　大數據處理層：通過Mapreduce進行離線數據分析或Storm實時數據分析，并將處理后的數據存入關系型數據庫。（實際使用中，離線數據和實時數據會按照業務要求進行分類處理，并存入不同的數據庫中，供應用層或服務層使用）。

　　來源：ITFLY8架構師之家