从运维角度看中大型网站架构的演变之路

前言

网上有很多文章类似于我今天要分享的课程,有架构师写的,有运维写的,还有开发些的,偏重点都不同,今天我以咱们运维角度全面讲解。

一个成熟的网站架构并不是一开始设计就具备高可用、高伸缩、高性能等特性的,它是随着用户量和业务线不断增加,基础架构才逐渐健壮的。在发展初期,一般都是从0到1,不会一上来就整一些大而全的架构,也很少人这么任性。

说明

适用业务:电商/门户/招聘网站

开发语言:PHP和JAVA

Web服务:Nginx/Tomcat

数据库:MySQL

操作系统:CentOS

物理服务器:Dell R730/R430

一、单台服务器部署

项目开发完成上线,用户访问量寥寥无几。

二、WEB与数据库独立部署

有一定用户访问量,单台服务器性能有些吃力,想提高并发能力,增加一台服务器,将HTTP请求与SQL操作负载分散不同服务器。

三、动静分离-初期

什么是动静分离?静态页面与动态页面分离部署。

四、数据库主从与查询缓存

uRedisCache

使用Redis缓存数据库查询结果,将热数据放到内存中,提高查询速度,减少数据库请求。

uMySQL主从

基于binlog异步复制。

uHA

MySQL:Keepalived

u怎么保证Redis缓存时效性?

a) 增加中间件,在主从同步延迟时间内,中间件将SQL读操作还路由到主。

b) 主从同步延迟时间后,再异步发起一次淘汰Cache。

c) 增加消息队列和清理Cache程序,入库同时也写入消息队列,缓存清理程序订阅消息队列,一旦有数据更新,重新Cache。

d) Cache中的Item一定要设置过期时间。

五、七层负载均衡、共享存储与Redis高可用

访问量越来越大,单台服务器性能已无法支撑,于是增加负载均衡,水平扩展WEB节点,同时调整动静分离。

u七层负载均衡

根据域名或者后缀转发不同的upstream。

uNFS网络文件系统

共享存储存放网站程序或者静态资源。

uRedis主从

u动静分离-中期

uHA

LB:Keepalived

NFS:DRBD+Heartbeat

Redis:Sentinel/Keepalived

uSession如何会话保持?

a)源IP Hash

b)Session共享

c)Session Sticky(粘滞会话)

d)Session复制

六、数据库架构扩展

访问量上来了,SQL操作自然也就多了,单台数据库读性能到达瓶颈,响应很慢;业务读多写少,需要提升读性能,考虑扩展数据库架构。

u一主多从

基于binlog异步复制,多个从库同步主库。

u读写分离

a)代码逻辑层区分读写库。

b)使用中间件代理,对SQL解析区分处理;开源主流的有:Atlas、MyCat等。

u分库、分表、分区

分库:根据业务类型分离相关表到不同数据库;例如WEB、BBS、Blog等。

分表:单个表上千万条记录,操作耗时长,采用垂直拆分和水平拆分,将数据分散存储到不同小表上。

分区:根据表字段分成多个区块,这些区块可以分布在不同磁盘上。

以上主要是分散磁盘I/O压力,提高处理性能。

u从库四层负载均衡

当多个从库时,采用LVS实现负载均衡,对程序提供VIP,访问透明。

uHA

主库和从库LB:Keepalived

七、SOA面向服务架构

uSOA

面向服务架构设计理念,拆分臃肿程序架构,以核心业务为单位分解,服务化、模块化,分布式部署。

u服务化治理

使用Dubbo分布式框架,治理SOA服务化,Dubbo提供高性能和透明化RPC远程调用方案 。

u配置中心

使用Zookeeper存储服务连接信息。

u消息队列

使用RabbitMQ解耦服务,保障服务直接通信。

八、DNS轮训与数据库全文检索引擎

uDNS轮询

DNS负载均衡技术实现原理是在DNS服务器上一个主机名配置多个IP地址,用户访问时,轮训返回解析记录,从而达到负载均衡目的。

u全文检索引擎

像电商网站首页都会有查询表单,当商品多且品种多,关系型数据库庞大,想要快速从数据库中精确检索出用户想要的商品就显的力不从心了。

引入全文检索引擎,建立索引缓存,快速查询海量数据,缓解数据库压力;开源主流的有:ElasticSearch、Sphinx。

九、静态缓存服务器

每次请求静态资源负载都会落在WEB节点和NFS存储上,而且这些资源都是很少变动的,我们把这些资源缓存到上层,请求到来时先判断本地是否有缓存,如果有就直接返回,从而减少后端HTTP请求,响应会快很多。

十、分布式文件系统与CDN

u分布式文件系统

当图片、视频很多时,NFS在处理效率和存储容量上受局限,这时用分布式文件系统(DFS)就比较合适了,DFS是一种NAS存储架构,C/S模式,多台廉价服务器组成存储集群,提供高性能、高可用、高扩展等特性。客户端挂载到本地,就像访问本地文件系统一样访问远程服务器文件。

uCDN

每次请求静态资源都会落在WEB节点和存储上,而且这些资源都是很少变动的,如果把这些资源放到网站入口,岂不减少后端大量HTTP请求,有什么方法呢?

使用CDN技术,它通过一种缓存技术将频繁访问的资源(主要静态)分布到全国各地边缘服务器,用户先访问CDN服务器,CDN根据职能DNS返回客户端就近网络中的缓存服务器,如果这个缓存服务器有缓存请求的静态资源就直接返回,否则回源站获取返回,从而提高网站访问速度,减少后端服务器压力。

十一、四层负载均衡与NoSQL数据库

u四层负载均衡

七层负载均衡要分析应用层协议,效率没有四层高,有些应用场景并不需要分析应用层协议,只想实现转发负载,那么,四层负载均衡是首选。

当然,也可以四层代理七层负载均衡,方面扩展七层负载均衡。

uNoSQL数据库

由于个别SQL查询量大,已经无法在深度优化,可以考虑使用NoSQL非关系型数据库,它的产生就是解决大规模、高并发、大数据量等问题。但比较适合非结构化数据存储,比如详情页内容、原始数据等。

十二、现在

u弹性伸缩

自动扩容,节点降级。

u微服务

更细粒度拆分应用,实现服务化、轻量级、自动化部署等。

u内存化

磁盘数据尽可能在内存中处理。

u异地容灾

如果不可容忍网站不可用,应考虑到异地备份或异地双活。

u应急预案

十三、谈古至今

尽量将请求拦截在前面,从而减少数据库和HTTP请求

数据库层是架构瓶颈,需要精心设计,比如架构扩展、SQL优化(压缩、索引等)

避免单点

分解压力

扩展性

找瓶颈出方案

十四、应急预案

SRE:网站可靠性工程师

保证网站不宕机是他们的使命!

制作应急预案大致以下几步:

1、系统分级

按照业务系统重要性划分,比如订单服务挂了,将影响用户无法下单,因此需要投入更多的资源保障;比如管理后台挂了,不会影响到用户;根据业务划分不同级别,实施不同的质量保障和成本投入。

2、全链路分析

梳理从网站入口到数据存储的各个环节,找出依赖服务,假设性去分析问题,如果某环节故障,影响范围怎样。

3、全方位监控

对相关链路实施全面监控,包括基础资源监控、服务状态监控、接口监控、日志监控等,确保出现问题有依据可追溯。

4、制定应急预案

多思考方案可行性,不定期进行预案演习,验证预案正确性和可控性及掌握恢复时间。

十五、应对策略

网络接入层:

a)机房故障:从DNS轮训摘除该机房或者切换到其他机房

b)VIP网络异常:切换备用VIP

代理层:

a)IP限流:某些IP访问太大导致后端负载压力过高;实施IP限流

b)后端应用异常:如软硬件故障,摘除异常节点;如果某机房问题切换到其他机房

应用层和服务层:

a)服务异常:某服务访问超时,响应慢;摘除服务或切换到正常服务

b)程序线程池不够用:线程池设置太小,导致请求堆积;提供参数开关,比如动态调整线程池大小

c)请求量太大:请求量太大,超过实际处理能力;请求限流或者设置请求阈值自动扩展节点

缓存层和数据层:

a)Redis挂掉:主从切换

b)MySQL挂掉:主从切换,切换后验证

c)机房故障:切换缓存库/数据库到其他机房

本文转载自阿良老师博客。

原文发布于微信公众号 - 大数据架构师专家(xinsz08)

原文发表时间:2018-02-05

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏腾讯云数据库(TencentDB)

如何设计和实现高可用的MySQL

王甲坤,腾讯高级工程师、腾讯云关系型数据库MySQL负责人,拥有多年客户端、数据库研发经验。在IOS客户端、MySQL、PostgreSQL、SQL Serve...

10.5K4
来自专栏张善友的专栏

从APM角度上看:NoSQL和关系数据库并无不同

Michael Kopp拥有十年以上C++、Java/JEE的架构及开发经验,现Compuware技术策略师,专攻大规模产品部署的架构和性能。 以下为译文: 传...

2428
来自专栏IT技术精选文摘

Go语言构建千万级在线的高并发消息推送系统实践

4022
来自专栏owent

libatbus基本功能及单元测试终于写完啦

经过茫茫长时间的编写+过年在家无聊补充和修正单元测试,再加上这两天的整理,终于把以前的这个关于服务器通信中间件的基本功能和相应的单元测试完成啦。还是可以热烈庆祝...

1082
来自专栏机器学习算法与Python学习

Python中常用的一些架构

在各种语言平台中,python涌现的web框架恐怕是最多的,是一个百花齐放的世界,各种micro-framework、framework不可胜数;猜想原因应该是...

5554
来自专栏恰童鞋骚年

《大型网站技术架构》读书笔记四:瞬时响应之网站的高性能架构

此篇已收录至《大型网站技术架构》读书笔记系列目录贴,点击访问该目录可获取更多内容。

1062
来自专栏CSDN技术头条

创建一个分布式网络爬虫的故事

编者按:作者通过创建和扩展自己的分布式爬虫,介绍了一系列工具和架构, 包括分布式体系结构、扩展、爬虫礼仪、安全、调试工具、Python 中的多任务处理等。以下为...

2578
来自专栏架构说

同程凤凰缓存系统基于Redis的设计与实践

2012~2014年,我们的业务开始使用一种新的互联网销售模式——秒杀抢购,一时间,各个产品线开始纷纷加入进来,今天秒杀门票,明天秒杀酒店,等等。各种活动是轮番...

1484
来自专栏EAWorld

微服务来了,配置怎么办?

配置管理是个简单的小话题,程序员都已经非常熟悉,咋就跟微服务挂上钩了呢? 前些年没提微服务架构的时候,大家也都会做配置管理相关的事情,比如我接触过的很多项目都做...

3706
来自专栏后端技术探索

纯干货--秒杀系统架构分析与实战

(1)查询商品;(2)创建订单;(3)扣减库存;(4)更新订单;(5)付款;(6)卖家发货

3534

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券