大規(guī)模網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)原理解析

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運營環(huán)境復雜的原因

跟朋友聊天的時候，發(fā)現(xiàn)很多人對大型網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)非常感興趣，我也很感興趣，經(jīng)常會在家里2臺筆記本和1臺服務器組成的局域網(wǎng)環(huán)境里作些實驗。我進入IT行業(yè)的時間，大約是97，98年吧，那時候PC客戶端軟件最為盛行，做軟件開發(fā)是一份很體面也很喜歡的工作。我從Win3.1上的VC1.5開始一直到 VC6.0，然后轉(zhuǎn)為。Net開發(fā)，基本上都是從事客戶端軟件開發(fā)。本人的性格是危機意識向來嚴重，所以深感互聯(lián)網(wǎng)必將盛行，傳統(tǒng)軟件必將走向沒落，于是轉(zhuǎn)向了WEB開發(fā)。記得以前去某Portal網(wǎng)站應聘的時候，主考官就問我：你認為客戶端開發(fā)和互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)有什么不同。我當時的回答是：互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)比客戶端軟件開發(fā)簡單多了，我再也不用考慮那么多的用戶環(huán)境因素了，一點部署，何時何地都可用。

很多年過去了，我再想起當初我的回答，依然覺得那個回答是正確的。就產(chǎn)品開發(fā)層面來講，互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)確實簡單多了。這里首先澄清一個概念，我所說的互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)并不是指所有的B/S應用，例如B/S方式的銀行內(nèi)部業(yè)務系統(tǒng)。我所說的互聯(lián)網(wǎng)應用是指在互聯(lián)網(wǎng)上服務于公眾的應用。企業(yè)級的業(yè)務系統(tǒng)，它的特點是業(yè)務邏輯是比較復雜的，但用戶一般不太大；互聯(lián)網(wǎng)應用則相反，業(yè)務邏輯一般很簡單，但面對的是海量用戶。

既然互聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)的業(yè)務邏輯不復雜，但為什么大型網(wǎng)站都投入了那么多的技術(shù)人員呢？主要是因為運營的環(huán)境太復雜，這種復雜性形成的原因以下：

1、公開性

網(wǎng)站的服務是公開的，任何人都可以來訪問，所以就會直接面對大量的不良用戶，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全面臨很大的風險，一旦系統(tǒng)被攻入，結(jié)果將是災難性的。

2、訪問量大

訪問量大，就意味著網(wǎng)站必須能夠承受高并發(fā)大流量的考驗，如果網(wǎng)站的服務能力和健壯性等達不到要求，你的系統(tǒng)就會被沖垮。

3、用戶體驗

用戶體驗要好，除了產(chǎn)品設計的因素之外，就要求訪問網(wǎng)站的速度要快，具有高可用性，別用一會就掛。

網(wǎng)站各子系統(tǒng)如何進行部署，如何提高系統(tǒng)的健壯性和高可用性，如何實現(xiàn)網(wǎng)站的安全，如何提高訪問速度，如何進行負載均衡，甚至于采用什么的硬件設備，另外，網(wǎng)站發(fā)展的不同時期會可能會采用不同的架構(gòu)，如何實現(xiàn)架構(gòu)的平滑過渡，如何使目前的架構(gòu)具有彈性，具備可擴展的能力，這都是大型網(wǎng)站必須解決的問題，也是小網(wǎng)站成長過程中遲早會遇到的問題。我后面的文章將會逐步就這個話題展開。

網(wǎng)站機構(gòu)包括網(wǎng)站的軟件架構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)兩部分，軟件架構(gòu)主要是指子系統(tǒng)和邏輯層的劃分結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)架構(gòu)，一般是系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)架構(gòu)師的知識體系比較龐雜，所謂的見多識廣，多數(shù)是由運維工程師成長起來的，他們開發(fā)能力不強，編碼不多，但動手能力很強，腳本編寫非常熟練，經(jīng)常會做各種類型的實驗，密切跟蹤最新技術(shù)最新產(chǎn)品的相關(guān)信息。當然，一個大型的網(wǎng)站，需要一個架構(gòu)師團隊，他們各自承擔擅長領(lǐng)域的架構(gòu)設計，比如安全架構(gòu)、存儲架構(gòu)等等。

我覺得一般的開發(fā)人員還是很難走上這條路的，這份工作需要經(jīng)驗，需要不斷實踐，但如果開發(fā)人員一旦走上了這條路，會有很大的發(fā)展，主要源于開發(fā)人員的思考習慣和技術(shù)的深度。我的這系列文章，開發(fā)人員可以作為參考，比如如何開發(fā)可分布式部署的系統(tǒng)，另外很多朋友都是身兼數(shù)職，從開發(fā)到實施，到部署全部包辦。我個人深感精力有限，所以又特意找了幾個朋友從Unix/Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)不同角度進行探索，以造福正在摸索中的朋友，有興趣的朋友也可以參與。

其實，這部分內(nèi)容我一直在寫，比如PHP深度探索系列，寫了大量的關(guān)于apache的內(nèi)容，我已經(jīng)大體把apache代碼閱讀了一遍，很費時間，進度緩慢，但我想這有助于我們理解apache的配置和調(diào)優(yōu)。

在介紹網(wǎng)站架構(gòu)之前，我們先介紹一些網(wǎng)站架構(gòu)中最基礎(chǔ)和常見的概念，以便更好的理解后面的有關(guān)負載均衡和分布式存儲等技術(shù)。第一個，首先講講CDN。

1、CDN是什么

CDN（Content Delivery Network），就是內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)或者內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)，它的主要目的：通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡架構(gòu)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡邊緣，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，從而提高用戶訪問網(wǎng)站的響應速度，提升用戶體驗，同時能夠分散訪問壓力，把本來用戶集中訪問分散到各地去。網(wǎng)站的內(nèi)容提供商（比如新浪、搜狐、網(wǎng)易等等）使用CDN，就可以在宏觀層解決一部分大流量、海量用戶并發(fā)等令人頭疼的問題。

2、CDN的組成

內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)（CDN）是一個經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲、負載均衡、網(wǎng)絡請求的重定向和內(nèi)容管理４個要件，而內(nèi)容管理和全局的網(wǎng)絡流量管理是CDN的核心所在。通過用戶就近性和服務器負載的判斷，CDN確保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的請求提供服務，達到用戶所要求的服務距用戶僅有“一跳”（Single Hop）之遙。

我們通常的內(nèi)容發(fā)布模式都是將網(wǎng)站數(shù)據(jù)放到一處，然后應對來自世界各地的訪問，我們多數(shù)考慮的是軟件部署架構(gòu)，很少考慮網(wǎng)絡硬件架構(gòu)。與之形成對比的是，CDN則強調(diào)了網(wǎng)絡在內(nèi)容發(fā)布中的重要性。通過引入主動的內(nèi)容管理層的和全局負載均衡，CDN從根本上區(qū)別于傳統(tǒng)的內(nèi)容發(fā)布模式。

內(nèi)容提供商承擔了他們不該干也干不好的內(nèi)容發(fā)布服務。

3、互聯(lián)網(wǎng)服務的產(chǎn)業(yè)鏈

縱觀整個寬帶服務的價值鏈，內(nèi)容提供商和用戶位于整個價值鏈的兩端，中間依靠網(wǎng)絡服務提供商將其串接起來。隨著互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的成熟和商業(yè)模式的變革，在這條價值鏈上的角色越來越多也越來越細分，出現(xiàn)了內(nèi)容運營商、托管服務提供商、骨干網(wǎng)絡服務提供商、接入服務提供商等等。在這一條價值鏈上的每一個角色都要分工合作、各司其職才能為客戶提供良好的服務，從而帶來多贏的局面。從內(nèi)容與網(wǎng)絡的結(jié)合模式上看，內(nèi)容的發(fā)布已經(jīng)走過了ICP的內(nèi)容（應用）服務器和 IDC這兩個階段。IDC的熱潮也催生了托管服務提供商這一角色。但是，IDC并不能解決內(nèi)容的有效發(fā)布問題。內(nèi)容位于網(wǎng)絡的中心并不能解決骨干帶寬的占用和建立IP網(wǎng)絡上的流量秩序。因此將內(nèi)容推到網(wǎng)絡的邊緣，為用戶提供就近性的邊緣服務，從而保證服務的質(zhì)量和整個網(wǎng)絡上的訪問秩序就成了一種顯而易見的選擇，這就是CDN服務模式。CDN的建立解決了困擾內(nèi)容運營商的內(nèi)容“集中與分散”的兩難選擇，無疑對于構(gòu)建良好的互聯(lián)網(wǎng)價值鏈是有價值的，也是不可或缺的最優(yōu)網(wǎng)站加速服務。

4、CDN服務提供商

ChinaCache是中國最大的CDN服務提供商，是不是唯一未可知也。要想成為CDN服務提供商，恐怕要擺平電信、網(wǎng)通、鐵通等等運營商，這得需要什么樣的能力和背景不得而知。它的服務節(jié)點在全球已經(jīng)超過130個，其中國內(nèi)節(jié)點超過80個，覆蓋全國主要6大網(wǎng)絡（所謂6線機房，就是這么來的）的主要省份，象各大門戶網(wǎng)站，比如新浪、網(wǎng)易等等都是租用了他們的服務。所以，你無論是在南方，或者北方，還是在北美，訪問這些門戶網(wǎng)站，感覺速度都很快，最主要的原因之一就是CDN發(fā)揮了效果。一般小網(wǎng)站是用不起這服務的，所以慢點就慢點了吧，可以租用互聯(lián)互通的6線機房，如果網(wǎng)絡足夠?qū)挼脑?，用戶也可以忍受。如果想繼續(xù)提升用戶體驗的話，就需要做一些網(wǎng)站鏡像，部署在具有代表性的幾個大城市，比如華南可以部署在廣州，華東可以部署在上海，華北可以部署在北京，不過內(nèi)容鏡像的過程，就需要自己去部署和維護。還有的網(wǎng)站，采用內(nèi)容分割的方式，比如建立針對各地的分站，業(yè)務情況不同，可能部署的策略不同。 CDN可以認為是基礎(chǔ)網(wǎng)絡建設的一種策略。

前面介紹了cdn的一些原理和概念，以及提供cdn基礎(chǔ)網(wǎng)絡服務的途徑。cdn看起來對于靜態(tài)內(nèi)容的，比如html,js,image是非常合適的，通過cdn的部署，用戶只需要一跳就可以訪問到網(wǎng)站的內(nèi)容。那對于動態(tài)內(nèi)容怎么辦呢？我回答一下：