常言笑的家

    大型網(wǎng)站，比如門戶網(wǎng)站。在面對(duì)大量用戶訪問(wèn)、高并發(fā)請(qǐng)求方面，基本的解決方案集中在這樣幾個(gè)環(huán)節(jié)：使用高性能的服務(wù)器、高性能的數(shù)據(jù)庫(kù)、高效率的編程語(yǔ)言、還有高性能的Web容器。但是除了這幾個(gè)方面，還沒(méi)法根本解決大型網(wǎng)站面臨的高負(fù)載和高并發(fā)問(wèn)題。

    上面提供的幾個(gè)解決思路在一定程度上也意味著更大的投入，并且這樣的解決思路具備瓶頸，沒(méi)有很好的擴(kuò)展性，下面我從低成本、高性能和高擴(kuò)張性的角度來(lái)說(shuō)說(shuō)我的一些經(jīng)驗(yàn) 。

1、HTML靜態(tài)化

    其實(shí)大家都知道，效率最高、消耗最小的就是純靜態(tài)化的html頁(yè)面，所以我們盡可能使我們的網(wǎng)站上的頁(yè)面采用靜態(tài)頁(yè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)最簡(jiǎn)單的方法其實(shí)也是最 有效的方法。但是對(duì)于大量?jī)?nèi)容并且頻繁更新的網(wǎng)站，我們無(wú)法全部手動(dòng)去挨個(gè)實(shí)現(xiàn)，于是出現(xiàn)了我們常見(jiàn)的信息發(fā)布系統(tǒng)CMS ，像我們常訪問(wèn)的各個(gè)門戶站點(diǎn)的新聞?lì)l道，甚至他們的其他頻道，都是通過(guò)信息發(fā)布系統(tǒng)來(lái)管理和實(shí)現(xiàn)的，信息發(fā)布系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的信息錄入自動(dòng)生成靜態(tài) 頁(yè)面，還能具備頻道管理、權(quán)限管理、自動(dòng)抓取等功能，對(duì)于一個(gè)大型網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

    除了門戶和信息發(fā)布類型的網(wǎng)站，對(duì)于交互性要求很高的社區(qū)類型網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，盡可能的靜態(tài)化也是提高性能的必要手段，將社區(qū)內(nèi)的帖子、文章進(jìn)行實(shí)時(shí)的靜態(tài)化，有更新的時(shí)候再重新靜態(tài)化也是大量使用的策略，像Mop的大雜燴就是使用了這樣的策略，網(wǎng)易社區(qū)等也是如此。

    同時(shí)，html靜態(tài)化也是某些緩存策略使用的手段，對(duì)于系統(tǒng)中頻繁使用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢但是內(nèi)容更新很小的應(yīng)用，可以考慮使用html靜態(tài)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如論壇中 論壇的公用設(shè)置信息，這些信息目前的主流論壇都可以進(jìn)行后臺(tái)管理并且存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些信息其實(shí)大量被前臺(tái)程序調(diào)用，但是更新頻率很小，可以考慮將這部 分內(nèi)容進(jìn)行后臺(tái)更新的時(shí)候進(jìn)行靜態(tài)化，這樣避免了大量的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)請(qǐng)求。

2、圖片服務(wù)器分離

    大家知道，對(duì)于Web服務(wù)器來(lái)說(shuō)，不管是Apache、IIS還是其他容器，圖片是最消耗資源的，于是我們有必要將圖片與頁(yè)面進(jìn)行分離，這是基本上大型網(wǎng) 站都會(huì)采用的策略，他們都有獨(dú)立的圖片服務(wù)器，甚至很多臺(tái)圖片服務(wù)器。這樣的架構(gòu)可以降低提供頁(yè)面訪問(wèn)請(qǐng)求的服務(wù)器系統(tǒng)壓力，并且可以保證系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)閳D 片問(wèn)題而崩潰，在應(yīng)用服務(wù)器和圖片服務(wù)器上，可以進(jìn)行不同的配置優(yōu)化，比如apache在配置ContentType的時(shí)候可以盡量少支持，盡可能少的 LoadModule，保證更高的系統(tǒng)消耗和執(zhí)行效率。

3、數(shù)據(jù)庫(kù)集群和庫(kù)表散列

    大型網(wǎng)站都有復(fù)雜的應(yīng)用，這些應(yīng)用必須使用數(shù)據(jù)庫(kù)，那么在面對(duì)大量訪問(wèn)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)的瓶頸很快就能顯現(xiàn)出來(lái)，這時(shí)一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)將很快無(wú)法滿足應(yīng)用，于是我 們需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)集群或者庫(kù)表散列。在數(shù)據(jù)庫(kù)集群方面，很多數(shù)據(jù)庫(kù)都有自己的解決方案， Oracle、Sybase等都有很好的方案，常用的MySQL提供的Master/Slave也是類似的方案，您使用了什么樣的DB，就參考相應(yīng)的解決 方案來(lái)實(shí)施即可。

    上面提到的數(shù)據(jù)庫(kù)集群由于在架構(gòu)、成本、擴(kuò)張性方面都會(huì)受到所采用DB類型的限制，于是我們需要從應(yīng)用程序的角度來(lái)考慮改善系統(tǒng)架構(gòu)，庫(kù)表散列是常用并且 最有效的解決方案。我們?cè)趹?yīng)用程序中安裝業(yè)務(wù)和應(yīng)用或者功能模塊將數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分離，不同的模塊對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)或者表，再按照一定的策略對(duì)某個(gè)頁(yè)面或者功 能進(jìn)行更小的數(shù)據(jù)庫(kù)散列，比如用戶表，按照用戶ID進(jìn)行表散列，這樣就能夠低成本的提升系統(tǒng)的性能并且有很好的擴(kuò)展性。sohu的論壇就是采用了這樣的架 構(gòu)，將論壇的用戶、設(shè)置、帖子等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)分離，然后對(duì)帖子、用戶按照板塊和ID進(jìn)行散列數(shù)據(jù)庫(kù)和表，最終可以在配置文件中進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置便能讓系統(tǒng) 隨時(shí)增加一臺(tái)低成本的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)來(lái)補(bǔ)充系統(tǒng)性能。

4、緩存

    緩存一詞搞技術(shù)的都接觸過(guò)，很多地方用到緩存。網(wǎng)站架構(gòu)和網(wǎng)站開發(fā)中的緩存也是非常重要。這里先講述最基本的兩種緩存。高級(jí)和分布式的緩存在后面講述。架 構(gòu)方面的緩存，對(duì)Apache比較熟悉的人都能知道Apache提供了自己的緩存模塊，也可以使用外加的Squid模塊進(jìn)行緩存，這兩種方式均可以有效的 提高Apache的訪問(wèn)響應(yīng)能力。

    網(wǎng)站程序開發(fā)方面的緩存，Linux上提供的Memory Cache是常用的緩存接口，可以在web開發(fā)中使 用，比如用Java開發(fā)的時(shí)候就可以調(diào)用MemoryCache對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和通訊共享，一些大型社區(qū)使用了這樣的架構(gòu)。另外，在使用web語(yǔ)言開 發(fā)的時(shí)候，各種語(yǔ)言基本都有自己的緩存模塊和方法。

5、鏡像

    鏡像是大型網(wǎng)站常采用的提高性能和數(shù)據(jù)安全性的方式，鏡像的技術(shù)可以解決不同網(wǎng)絡(luò)接入商和地域帶來(lái)的用戶訪問(wèn)速度差異，比如ChinaNet和 EduNet之間的差異就促使了很多網(wǎng)站在教育網(wǎng)內(nèi)搭建鏡像站點(diǎn)，數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)更新或者實(shí)時(shí)更新。在鏡像的細(xì)節(jié)技術(shù)方面，這里不闡述太深，有很多專業(yè)的現(xiàn) 成的解決架構(gòu)和產(chǎn)品可選。也有廉價(jià)的通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的思路，比如Linux上的rsync等工具 。

6、負(fù)載均衡

    負(fù)載均衡將是大型網(wǎng)站解決高負(fù)荷訪問(wèn)和大量并發(fā)請(qǐng)求采用的終極解決辦法。

    負(fù)載均衡技術(shù)發(fā)展了多年，有很多專業(yè)的服務(wù)提供商和產(chǎn)品可以選擇，我個(gè)人接觸過(guò)一些解決方法，其中有兩個(gè)架構(gòu)可以給大家做參考。

硬件四層交換

    第四層交換使用第三層和第四層信息包的報(bào)頭信息，根據(jù)應(yīng)用區(qū)間識(shí)別業(yè)務(wù)流，將整個(gè)區(qū)間段的業(yè)務(wù)流分配到合適的應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行處理。第四層交換功能就象是虛 IP，指向物理服務(wù)器。它傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)服從的協(xié)議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協(xié)議。這些業(yè)務(wù)在物理服務(wù)器基礎(chǔ)上，需要復(fù)雜的 載量平衡算法。在IP世界，業(yè)務(wù)類型由終端TCP或UDP 端口地址來(lái)決定，在第四層交換中的應(yīng)用區(qū)間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

    在硬件四層交換產(chǎn)品領(lǐng)域，有一些知名的產(chǎn)品可以選擇，比如Alteon、F5等，這些產(chǎn)品很昂貴，但是物有所值，能夠提供非常優(yōu)秀的性能和很靈活的管理能力。Yahoo中國(guó)當(dāng)初接近2000臺(tái)服務(wù)器使用了三四臺(tái)Alteon就搞定了。

軟件四層交換

    大家知道了硬件四層交換機(jī)的原理后，基于OSI模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的軟件四層交換也就應(yīng)運(yùn)而生，這樣的解決方案實(shí)現(xiàn)的原理一致，不過(guò)性能稍差。但是滿足一定量的壓力還是游刃有余的，有人說(shuō)軟件實(shí)現(xiàn)方式其實(shí)更靈活，處理能力完全看你配置的熟悉能力。

    軟件四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來(lái)解決，LVS就是Linux Virtual Server，他提供了基于心跳線heartbeat的實(shí)時(shí)災(zāi)難應(yīng)對(duì)解決方案，提高系統(tǒng)的魯棒性，同時(shí)可供了靈活的虛擬VIP配置和管理功能，可以同時(shí)滿 足多種應(yīng)用需求，這對(duì)于分布式的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)必不可少。

    一個(gè)典型的使用負(fù)載均衡的策略就是，在軟件或者硬件四層交換的基礎(chǔ)上搭建squid集群，這種思路在很多大型網(wǎng)站包括搜索引擎上被采用，這樣的架構(gòu)低成 本、高性能還有很強(qiáng)的擴(kuò)張性，隨時(shí)往架構(gòu)里面增減節(jié)點(diǎn)都非常容易。這樣的架構(gòu)我準(zhǔn)備空了專門詳細(xì)整理一下和大家探討。

    對(duì)于大型網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，前面提到的每個(gè)方法可能都會(huì)被同時(shí)使用到，我這里介紹得比較淺顯，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中很多細(xì)節(jié)還需要大家慢慢熟悉和體會(huì)，有時(shí)一個(gè)很小的squid參數(shù)或者apache參數(shù)設(shè)置，對(duì)于系統(tǒng)性能的影響就會(huì)很大，希望大家一起討論，達(dá)到拋磚引玉之效。

討論大型高并發(fā)負(fù)載網(wǎng)站的系統(tǒng)架構(gòu)問(wèn)題，作者提出了幾點(diǎn)建議：

1. HTML靜態(tài)化，這可以通過(guò)CMS 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)；

2. 圖片服務(wù)器分離（類似的，在視頻網(wǎng)站中，視頻文件也應(yīng)獨(dú)立出來(lái)）；

3. 數(shù)據(jù)庫(kù)集群和庫(kù)表散列，Oracle、MySQL等DBMS都有完美的支持；

4. 緩存，比如使用 Apache的Squid模塊，或者是開發(fā)語(yǔ)言的緩存模塊，；

5. 網(wǎng)站鏡像；

6. 負(fù)載均衡。

    作者將負(fù)載均衡稱為“是大型網(wǎng)站解決高負(fù)荷訪問(wèn)和大量并發(fā)請(qǐng)求采用的終極解決辦法”，并提出“一個(gè)典型的使用負(fù)載均衡的策略就是，在軟件或者硬件四層交換 的基礎(chǔ)上搭建squid集群”。在實(shí)踐時(shí)可以考慮建立應(yīng)用服務(wù)器集群和Web服務(wù)器集群，應(yīng)用服務(wù)器集群可以采用Apache+Tomcat集群和 WebLogic集群等，Web服務(wù)器集群可以用反向代理，也可以用NAT的方式，或者多域名解析均可。

    從提升網(wǎng)站性能的角度出發(fā)，靜態(tài)資源不應(yīng)和應(yīng)用服務(wù)器放在一起，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器也應(yīng)盡 量獨(dú)立開來(lái)。在典型的MVC模式中，由誰(shuí)來(lái)完成數(shù)據(jù)邏輯處理的，對(duì)系統(tǒng)性能有著至關(guān)重要的影響。以Java EE為例，在OO的設(shè)計(jì)思想中，我們強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的抽象、重用、可維護(hù)性，強(qiáng)調(diào)下層的更改不會(huì)擴(kuò)散到上層邏輯，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)移植的便捷性， 因而往往存在一種過(guò)分抽象的問(wèn)題，比如在Hibernate的基礎(chǔ)上再加入一層DAO的設(shè)計(jì)。另外一方面，卻會(huì)忽視利用DBMS本身的優(yōu)秀特性（存儲(chǔ)過(guò) 程、觸發(fā)器）來(lái)完成高效的數(shù)據(jù)處理。誠(chéng)然，如果客戶要求將數(shù)據(jù)從Oracle移植到MySQL，那么DBMS特性的東西越少，移植便越容易。但事實(shí)上，在 實(shí)踐中，提出類似移植要求的情況非常少見(jiàn)，因此在做架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不一定為了這種潛在的需求而大幅犧牲系統(tǒng)的性能與穩(wěn)定性。此外，我不建議采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 管理結(jié)構(gòu)，這樣帶來(lái)的開銷太大，數(shù)據(jù)維護(hù)也是個(gè)頭痛的問(wèn)題，盡可能采用集中式的數(shù)據(jù)管理。

    在商業(yè)系統(tǒng)中，算法邏輯本身并不復(fù)雜，在這種情況下，程序設(shè)計(jì)本身的好壞不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能造成致命的影響。重要的影響因素反而變?yōu)檐浖到y(tǒng)架構(gòu)本身。在傳 統(tǒng)的CORBA、J2EE、DCOM等對(duì)象模 型中，我們看到專家們對(duì)分布式對(duì)象計(jì)算的理論偏好，但實(shí)踐證明，對(duì)象的分布帶來(lái)的惡劣影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)其積極意義。這也 是現(xiàn)在輕量級(jí)的開發(fā)框架受推崇的一個(gè)重要原因。如果能用簡(jiǎn)單的，就不要用復(fù)雜的，例如能夠用Python、RoR完成的任務(wù)，是否一定要用Java來(lái)做？ 我看未必。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，他們關(guān)心的不是采用什么先進(jìn)的技術(shù)，而是我們提供的產(chǎn)品能否滿足他的需求。而且，Python、RoR這些開發(fā)工具已經(jīng)強(qiáng)大到足 以應(yīng)對(duì)大部分網(wǎng)站應(yīng)用，在各種緩存系統(tǒng)的幫助下，在其他技術(shù)的協(xié)調(diào)配合下，完全能夠勝任高負(fù)載高并發(fā)的網(wǎng)站訪問(wèn)任務(wù)。

    在HTML靜態(tài)化方面，如果是對(duì)于更新相對(duì)較少的頁(yè)面，可以這樣處理，例如新聞、社區(qū)通告、或者類似與淘寶網(wǎng)的產(chǎn)品分類信息。但若數(shù)據(jù)更新頻繁，這樣做的意義便不大。

    網(wǎng)站鏡像是個(gè)傳統(tǒng)的技術(shù)，更高級(jí)的應(yīng)用來(lái)自流媒體領(lǐng)域的CDN(Content Delivery Network)，CDN的概念可以由流媒體數(shù)據(jù)擴(kuò)展到圖片、視頻文件等靜態(tài)資源的傳輸。不過(guò)，在電子商務(wù)領(lǐng)域，很少有這樣的應(yīng)用。

開源平臺(tái)的高并發(fā)集群思考目前碰到的高并發(fā)應(yīng)用，需要高性能需求的主要是兩個(gè)方面:

1。網(wǎng)絡(luò)

2。數(shù)據(jù)庫(kù)

這兩個(gè)方面的解決方式其實(shí)還是一致的

1。充分接近單機(jī)的性能瓶頸，自我優(yōu)化

2。單機(jī)搞不定的時(shí)候(數(shù)據(jù)傳輸瓶頸:單位時(shí)間內(nèi)磁盤讀寫/網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的收發(fā)cpu計(jì)算瓶頸)，把負(fù)荷分擔(dān)給多臺(tái)機(jī)器，就是所謂的負(fù)載均衡

網(wǎng)絡(luò)方面單機(jī)的處理

1。底層包收發(fā)處理的模式變化(從select 模式到epoll / kevent)

2。應(yīng)用模式的變化

2.1 應(yīng)用層包的構(gòu)造方式

2.2 應(yīng)用協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

2.3 包的緩沖模式

2.4 單線程到多線程

網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的幾個(gè)辦法

1。代理模式：代理服務(wù)器只管收發(fā)包，收到包以后轉(zhuǎn)給后面的應(yīng)用服務(wù)器群（服務(wù)器群后可能還會(huì)有一堆堆的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等等），并且把返回的結(jié)果再返回給請(qǐng)求端

2。虛擬代理ip：代理服務(wù)器收發(fā)包還負(fù)載太高，那就增加多臺(tái)代理服務(wù)器，都來(lái)管包的轉(zhuǎn)發(fā)。這些代理服務(wù)器可以用統(tǒng)一的虛擬ip，也可以單獨(dú)的ip

3。p2p：一些廣播的數(shù)據(jù)可以p2p的模式來(lái)減輕服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)壓力

數(shù)據(jù)庫(kù)(指mysql)單 機(jī)的處理

1。數(shù)據(jù)庫(kù)本身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化（分表，分記錄，目的在于保證每個(gè)表的記錄數(shù)在可定的范圍內(nèi)）

2。sql語(yǔ)句的優(yōu)化

3。master + slave模式

數(shù)據(jù)庫(kù)集群的處理

1。master + slave模式 （可有效地處理 并發(fā)查詢）

2。mysql cluster 模式 （可有效地處理并發(fā)數(shù)據(jù)變化）