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千万级访问量架构

1、HTML 静态化

其实大家都知道,效率最高、消耗最小的就是纯静态化的 html 页面,所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现,这个最简单 的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站,我们无 法全部手动去挨个实现,于是出现了我们常见的信息发布系统 CMS,像我们常 访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统 来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面, 还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有 一套高效、可管理的 CMS 是必不可少的。除了门户和信息发布类型的网站,对 于交互性要求很高的社区类型网站来说, 尽可能的静态化也是提高性能的必要手 段,将社区内的帖子、文章进行实时的静态化,有更新的时候再重新静态化也是 大量使用的策略,像 Mop 的大杂烩就是使用了这样的策略,网易社区等也是如 此。同时,html 静态化也是某些缓存策略使用的手段,对于系统中频繁使用数 据库查询但是内容更新很小的应用,可以考虑使用 html 静态化来实现,比如论 坛中论坛的公用设置信息, 这些信息目前的主流论坛都可以进行后台管理并且存 储再数据库中,这些信息其实大量被前台程序调用,但是更新频率很小,可以考 虑将这部分内容进行后台更新的时候进行静态化, 这样避免了大量的数据库访问 请求。


2、图片服务器分离

大家知道,对于 Web 服务器来说,不管是 Apache、IIS 还是 其他容器,图片是最消耗资源的,于是我们有必要将图片与页面进行分离,这是 基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的图片服务器,甚至很多台图片 服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保 证系统不会因为图片问题而崩溃,在应用服务器和图片服务器上,可以进行不同 的配置优化,比如 apache 在配置 ContentType 的时候可以尽量少支持,尽可能 少的 LoadModule,保证更高的系统消耗和执行效率。
3、数据库集群和库表散列

大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库, 那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库 将很快无法满足应用,于是我们需要使用数据库集群或者库表散列。在数据库集 群方面,很多数据库都有自己的解决方案,Oracle、Sybase 等都有很好的方案, 常用的 MySQL 提供的 Master/Slave 也是类似的方案,您使用了什么样的 DB,就 参考相应的解决方案来实施即可。上面提到的数据库集群由于在架构、成本、扩 张性方面都会受到所采用 DB 类型的限制,于是我们需要从应用程序的角度来考 虑改善系统架构,库表散列是常用并且最有效的解决方案。我们在应用程序中安 装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离, 不同的模块对应不同的数据库或 者表,再按照一定的策略对某个页面或者功能进行更小的数据库散列,比如用户 表,按照用户 ID 进行表散列,这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好 的扩展性。sohu 的论坛就是采用了这样的架构,将论坛的用户、设置、帖子等 信息进行数据库分离,然后对帖子、用户按照板块和 ID 进行散列数据库和表, 最终可以在配置文件中进行简单的配置便能让系统随时增加一台低成本的数据 库进来补充系统性能。
4、缓存

缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。网站架构和网站开发 中的缓存也是非常重要。这里先讲述最基本的两种缓存。高级和分布式的缓存在 后面讲述。架构方面的缓存,对 Apache 比较熟悉的人都能知道 Apache 提供了自 己的缓存模块,也可以使用外加的 Squid 模块进行缓存,这两种方式均可以有效 的提高 Apache 的访问响应能力。网站程序开发方面的缓存,Linux 上提供的 Memory Cache 是常用的缓存接口,可以在 web 开发中使用,比如用 Java 开发的 时候就可以调用 MemoryCache 对一些数据进行缓存和通讯共享, 一些大型社区使 用了这样的架构。另外,在使用 web 语言开发的时候,各种语言基本都有自己的 缓存模块和方法, PHP 有 Pear 的 Cache 模块, Java 就更多了, .net 不是很熟悉, 相信也肯定有。
5、镜像

镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可 以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如 ChinaNet 和 EduNet 之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时 更新或者实时更新。在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现 成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路,比如 Linux 上的 rsync 等工具。
6、负载均衡

负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的终极 解决办法。 负载均衡技术发展了多年, 有很多专业的服务提供商和产品可以选择, 我个人接触过一些解决方法,其中有两个架构可以给大家做参考。
7、硬件四层交换

第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用 区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。 第四层交换功能就象是虚 IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种 多样,有 HTTP、FTP、NFS、Telnet 或其他协议。这些业务在物理服务器基础上, 需要复杂的载量平衡算法。在 IP 世界,业务类型由终端 TCP 或 UDP 端口地址来 决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端 IP 地址、TCP 和 UDP 端口共 同决定。在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如 Alteon、 F5 等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的 管理能力。Yahoo 中国当初接近 2000 台服务器使用了三四台 Alteon 就搞定了 。
8、软件四层交换

大家知道了硬件四层交换机的原理后,基于 OSI 模型来实现 的软件四层交换也就应运而生, 这样的解决方案实现的原理一致, 不过性能稍差。 但是满足一定量的压力还是游刃有余的,有人说软件实现方式其实更灵活,处理 能力完全看你配置的熟悉能力。软件四层交换我们可以使用 Linux 上常用的 LVS 来解决,LVS 就是 Linux Virtual Server,他提供了基于心跳线 heartbeat 的实 时灾难应对解决方案,提高系统的鲁棒性,同时可供了灵活的虚拟 VIP 配置和管 理功能,可以同时满足多种应用需求,这对于分布式的系统来说必不可少。一个 典型的使用负载均衡的策略就是,在软件或者硬件四层交换的基础上搭建 squid 集群,这种思路在很多大型网站包括搜索引擎上被采用,这样的架构低成本、高 性能还有很强的扩张性,随时往架构里面增减节点都非常容易。这样的架构我准 备空了专门详细整理一下和大家探讨。对于大型网站来说,前面提到的每个方法 可能都会被同时使用到,我这里介绍得比较浅显,具体实现过程中很多细节还需 要大家慢慢熟悉和体会,有时一个很小的 squid 参数或者 apache 参数设置,对 于系统性能的影响就会很大,希望大家一起讨论,达到抛砖引玉之效。 用 squid 做 web cache server,而 apache 在 squid 的后面提供真正的 web 服务。 当然使用这样的架构必须要保证主页上大部分都是静态页面。 这就需要程序员的 配合将页面在反馈给客户端之前将页面全部转换成静态页面。 基本看出 sina 和 sohu 对于频道等栏目都用了相同的技术, squid 来监听这些 即 IP 的 80 端口,而真正的 web server 来监听另外一个端口。从用户的感觉上来 说不会有任何的区别,而相对于将 web server 直接和客户端连在一起的方式, 这样的方式明显的节省的带宽和服务器。用户访问的速度感觉也会更快。

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