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一、大型網(wǎng)站架構(gòu)演化

A.大型網(wǎng)站軟件系統(tǒng)的特點

高并發(fā)，大流量；高可用；海量數(shù)據(jù)；用戶分布廣泛，網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜；安全環(huán)境惡劣；需求快速變更，發(fā)布頻繁；漸進式發(fā)展；

B.大型網(wǎng)站架構(gòu)演化發(fā)展歷程

1.初始階段：一臺服務(wù)器，LNMP

2.應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)分離：應(yīng)用服務(wù)器（CPU）；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（快速磁盤檢索和數(shù)據(jù)緩存）；文件服務(wù)器（大硬盤）；

3.使用緩存改善網(wǎng)站性能：緩存在應(yīng)用服務(wù)器上的本地緩存（訪問速度快，受應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)存限制，數(shù)據(jù)量有限）、遠程分布式緩存（使用集群部署大內(nèi)存的服務(wù)器作為專門的緩存服務(wù)器）

4.應(yīng)用服務(wù)器集群：通過負載均衡調(diào)度

5.數(shù)據(jù)庫讀寫分離

6.使用反向代理和CDN加速：cdn（部署在最近的網(wǎng)絡(luò)機房）、反向代理 （部署在中心機房）

7.使用分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

8.使用NOSQL和搜索引擎

9.業(yè)務(wù)拆分

10.分布式服務(wù)

C.大型網(wǎng)站架構(gòu)演化的價值觀

1.大型網(wǎng)站架構(gòu)技術(shù)的核心價值是隨網(wǎng)站所需靈活應(yīng)對

2.驅(qū)動大型網(wǎng)站技術(shù)發(fā)展的主要力量是網(wǎng)站的業(yè)務(wù)發(fā)展

D.網(wǎng)站架構(gòu)設(shè)計誤區(qū)

1.一味追隨大公司的解決方案

2.為了技術(shù)而技術(shù)

3.企圖用技術(shù)解決所有問題：技術(shù)是用來解決業(yè)務(wù)問題的，而業(yè)務(wù)的問題，也可以通過業(yè)務(wù)的手段去解決

二、大型網(wǎng)站架構(gòu)模式

模式：每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問題及該問題解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復(fù)工作。模式的關(guān)鍵在于模式的可重復(fù)性。

A.網(wǎng)站架構(gòu)模式

1.分層

• 分層：是企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中最常見的一種架構(gòu)模式，將系統(tǒng)在橫向維度上切分成幾個部分，每個部分負責(zé)一部分相對比較單一的職責(zé)，然后通過上層對下層的依賴和調(diào)用組成一個完整的系統(tǒng)。

• 將網(wǎng)站軟件系統(tǒng)分為應(yīng)用層（視圖層、業(yè)務(wù)邏輯層）、服務(wù)層（數(shù)據(jù)接口層、邏輯處理層）、數(shù)據(jù)層

• 可以更好地將一個龐大的軟件系統(tǒng)切分成不同的部分，便于分工合作開發(fā)和維護；各層之間具有一定的獨立性，只要維持調(diào)用接口不變，各層可以根據(jù)具體問題獨立深化發(fā)展而不需要其他層必須 做出相應(yīng)調(diào)整。

2.分割

• 縱向方面進行切分。將不同的功能和服務(wù)分割開來，包裝成高內(nèi)聚低耦合的模塊單元。大型網(wǎng)站分割的粒度可能會很小。

3.分布式

• 即將不同的模塊部署在不同的服務(wù)器上，通過遠程調(diào)用協(xié)同工作。意味著可以使用更多的計算機完成同樣的功能。

• 問題：通過網(wǎng)絡(luò)可能會對性能造成嚴重影響；服務(wù)器多宕機的概率大；數(shù)據(jù)在分布式的環(huán)境中保持數(shù)據(jù)一致性也非常困難；導(dǎo)致網(wǎng)站依賴錯綜復(fù)雜開發(fā)被處理維護困難；

• 常見的分布式方案：分布式應(yīng)用和服務(wù)；分布式靜態(tài)資源；分布式數(shù)據(jù)和存儲；分布式計算（Hadoop及其MapReduce）；分布式配置；分布式鎖；分布式文件等；

4.集群

• 多臺服務(wù)器部署相同應(yīng)用構(gòu)成一個集群，通過負載均衡設(shè)備共同對外提供服務(wù)。

5.緩存

• 緩存就是將數(shù)據(jù)有些話在距離計算最近的位置以加快處理速度。

• CDN、反向代理、本地緩存、分布式緩存。

• 使用緩存的兩個前提條件：一是數(shù)據(jù)訪問熱點不均衡；二是數(shù)據(jù)在某個時間段內(nèi)有效；

6.異步

• 業(yè)務(wù)之間的消息傳遞不是同步調(diào)用，而是將一個業(yè)務(wù)操作分成多個階段，每個階段之間通過共享數(shù)據(jù)的方式異步執(zhí)行進行協(xié)作。

• 單一服務(wù)器內(nèi)部可通過多線程共享內(nèi)存隊列的方式實現(xiàn)異步；分布式系統(tǒng)中，多個服務(wù)器集群通過分布式消息隊列實現(xiàn)異步。

• 典型的生產(chǎn)者消費者模式，兩者不存在直接調(diào)用，特性：提高系統(tǒng)可用性；加快網(wǎng)站響應(yīng)速度；消除并發(fā)訪問高峰。

• 使用異步方式處理業(yè)務(wù)可能會對用戶體驗、業(yè)務(wù)流程造成影響，需要產(chǎn)品設(shè)計方面的支持。

7.冗余

• 要想保證在服務(wù)器宕機的情況下網(wǎng)站依然可以繼續(xù)服務(wù)，不丟失數(shù)據(jù)，就需要一定程度的服務(wù)器冗余運行，數(shù)據(jù)冗余備份。

• 小型網(wǎng)站也需要至少兩臺服務(wù)器構(gòu)建集群，數(shù)據(jù)庫除定期備份保存實現(xiàn)冷備份外，也需要進行主從分享實時同步熱備。

• 大型公司可能會對整個數(shù)據(jù)中心備份并同步到各地災(zāi)備中心。

8.自動化

• 主要集中在發(fā)布運維方面。

• 發(fā)布過程自動化：自動化代碼管理、自動化測試、自動化安全檢測、自動化部署。

• 自動化監(jiān)控：自動化報警、自動化失效轉(zhuǎn)移、自動化失效恢復(fù)、自動化降級、自動化分配資源。

9.安全

B.架構(gòu)模式在新浪微博的應(yīng)用

三、大型網(wǎng)站核心架構(gòu)要素

架構(gòu)：最高層次的規(guī)劃，難以改變的決定。

軟件架構(gòu)：有關(guān)軟件整體結(jié)構(gòu)與組件的抽象描述，用于指導(dǎo)大型軟件系統(tǒng)各個方面的設(shè)計。

A.性能

• 瀏覽器端：瀏覽器緩存、頁面壓縮、合理布局、減少Cookie傳輸、CDN等

• 應(yīng)用服務(wù)器端：服務(wù)器本地緩存、分布式緩存、異步操作與消息隊列配合、集群等

• 代碼：多線程、改善內(nèi)存管理等

• 數(shù)據(jù)庫：索引、緩存、SQL優(yōu)化、NoSQL技術(shù)

B.可用性

• 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫及文件存儲等運行環(huán)境的主要手段是冗余。

• 軟件開發(fā)時通過預(yù)發(fā)布驗證、自動化測試、自動化發(fā)布、灰度發(fā)布等手段

C.伸縮性

• 伸縮性是指通過不斷向集群中加入服務(wù)器的手段來緩解不斷上升的用戶并發(fā)訪問壓力和不斷增長的數(shù)據(jù)存儲需求。加入新的服務(wù)器是否可以提供和原來的服務(wù)器無差別的服務(wù)。

• 應(yīng)用服務(wù)器：通過合適的負載均衡設(shè)備可以向集群中不斷加入服務(wù)器。

• 緩存服務(wù)器：加入新的可能會導(dǎo)致緩存路由失效。需要路由算法。

• 關(guān)系數(shù)據(jù)庫：通過路由分區(qū)等手段。

D.擴展性

• 衡量標(biāo)準(zhǔn)：網(wǎng)站增加業(yè)務(wù)產(chǎn)品時，是否可以實現(xiàn)對現(xiàn)有產(chǎn)品透明無影響；不同產(chǎn)品這間是否很少耦合；

• 手段：事件驅(qū)動架構(gòu)（消息隊列）、分布式服務(wù)（將業(yè)務(wù)和可利用服務(wù)分享，通過分布式服務(wù)框架調(diào)用）

E.安全性

四、瞬時響應(yīng)：網(wǎng)站的高性能架構(gòu)

A.網(wǎng)站性能測試

1.不同視角

• 用戶視角的網(wǎng)站性能：優(yōu)化頁面HTML樣式、利用瀏覽器端的并發(fā)和異步特性、調(diào)整瀏覽器緩存策略、使用CDN服務(wù)、反射代理等。

• 開發(fā)人員視角的網(wǎng)站性能：使用緩存加速數(shù)據(jù)讀取、使用集群提高吞吐能力、使用異步消息加快請求響應(yīng)及實現(xiàn)削峰、使用代碼優(yōu)化手段改善程序性能。

• 運維人員視角的網(wǎng)站性能：建設(shè)優(yōu)化骨干網(wǎng)、使用高性價比定制服務(wù)器、利用虛擬化技術(shù)優(yōu)化資源利用等。

2.性能測試指標(biāo)

• 響應(yīng)時間：測試辦法是重復(fù)請求，測試一萬次總時間之和除以一萬。

• 并發(fā)數(shù)：系統(tǒng)能夠同時處理請求的數(shù)目（網(wǎng)站系統(tǒng)用戶數(shù)>>網(wǎng)站在線用戶數(shù)>>網(wǎng)站并發(fā)用戶數(shù)），測試程序通過多線程模擬并發(fā)用戶的辦法來測試系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。

• 吞吐量：單位時間內(nèi)系統(tǒng)處理的請求數(shù)量（TPS、HPS、QPS等）

• 性能計數(shù)器：描述服務(wù)器或操作系統(tǒng)性能的一些數(shù)據(jù)操縱桿。包括System Load、對象與線程數(shù)、內(nèi)存使用、CPU使用、磁盤與網(wǎng)絡(luò)I/O等。

3.性能測試方法：性能測試、負載測試、壓力測試、穩(wěn)定性測試

4.性能測試是一個不斷對系統(tǒng)增加訪問壓力，以獲得系統(tǒng)性能指標(biāo)、最大負載能力、最大壓力承受能力的過程。所謂增加訪問壓力，就是不斷增加測試程序的并發(fā)請求數(shù)。

5.性能優(yōu)化策略

• 性能分析：檢查請求處理的各個環(huán)節(jié)的日志，分析哪個環(huán)節(jié)響應(yīng)時間不合理、超過預(yù)期；然后檢查監(jiān)控數(shù)據(jù) 。

B.Web前端性能優(yōu)化

1.瀏覽器訪問優(yōu)化：減少http請求（合并CSS/JS/圖片）、使用瀏覽器緩存（HTTP頭中Cache-Control和Expires）、啟用壓縮 （Gzip）、CSS放在頁面最上面JS放在頁面最下面、減少Cookie傳輸

2.CND加速

3.反向代理：通過配置緩存功能加速Web請求。（還可以保護真實服務(wù)器及實現(xiàn)負載均衡的功能）

C.應(yīng)用服務(wù)器性能優(yōu)化

1.分布式緩存

• 網(wǎng)站性能優(yōu)化第一定律：優(yōu)先考慮使用緩存優(yōu)化性能

• 主要用來存放那些讀寫比很高、很少變化的數(shù)據(jù)。緩存無法命中時讀取數(shù)據(jù)庫并將數(shù)據(jù)再寫入緩存。

2.合理使用緩存：不要頻繁修改的數(shù)據(jù)、沒有熱點的訪問、數(shù)據(jù)不一致與臟讀、緩存可用性（緩存熱備）、緩存預(yù)熱（在程序啟動時預(yù)先加載一些緩存）、緩存穿透

3.分布式緩存架構(gòu)：需要更新同步的分布式緩存（JBoss Cache）、不互相通信的分布式緩存（Memcached）

4.異步操作：使用消息隊列（可改善網(wǎng)站的擴展性和性能），具有很好的削峰作用，將短時間高并發(fā)產(chǎn)生的事務(wù)消息存儲在消息隊列中。

5.使用集群

6.代碼優(yōu)化：

• 多線程（IO阻塞與多CPU，啟動線程數(shù)=[任務(wù)執(zhí)行時間/(任務(wù)執(zhí)行時間-IO等待時間)]*CPU內(nèi)核數(shù)，需要注意線程安全：將對象設(shè)計為無狀態(tài)對象、使用局部對象、并發(fā)訪問資源時使用鎖）；

• 資源復(fù)用（單例和對象池）；

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

• 垃圾回收

D.存儲性能優(yōu)化

1.數(shù)據(jù)庫多采用兩級索引的B+樹，樹的層次最多三層。可能需要5次磁盤訪問才能更新一條記錄。

2.這么多NoSQL產(chǎn)品使用LSM樹，可以看作一個N階合并樹。

3.RAID（廉價磁盤冗余陣列），RAID0，RAID1，RAID10，RAID5，RAID6，傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫及文件系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

4.HDFS（Hadoop分布式文件系統(tǒng)），配合MapReduce進行大數(shù)據(jù)處理。

五、萬無一失：網(wǎng)站的高可用架構(gòu)

A.網(wǎng)站可用性的度量與考核

1.網(wǎng)站可用性度量

• 網(wǎng)站不可用時間（故障時間）=故障修復(fù)時間點-故障發(fā)現(xiàn)（報告）時間點

• 網(wǎng)站年度可用性指標(biāo)=（1-網(wǎng)站不可用時間/年度總時間）*100%

• 2個9是基本可用，88小時；3個9是較高可用，9小時；4個9是具有自動恢復(fù)能力的高可用，53分鐘；5個9具有極高可用性，小于5分鐘；QQ為99.99，4個9，一年大約53分鐘不可用。

2.網(wǎng)站可用性考核

• 故障分：指對網(wǎng)站故障進行分類加權(quán)計算故障責(zé)任的方法

• 故障分=故障時間（分鐘）*故障權(quán)重

B.高可用的網(wǎng)站架構(gòu)

主要手段就是數(shù)據(jù)和服務(wù)的冗余備份及失效轉(zhuǎn)移。對于應(yīng)用層和服務(wù)層，以集群通過負載均衡實現(xiàn)高可用，數(shù)據(jù)層通過數(shù)據(jù)同步復(fù)制實現(xiàn)冗余備份來實現(xiàn)高可用。

C.高可用應(yīng)用

1.通過負載均衡進行無狀態(tài)服務(wù)的失效轉(zhuǎn)移：即使應(yīng)用訪問量非常少，也至少部署兩臺服務(wù)器使用負載均衡構(gòu)建一個小型集群。

2.應(yīng)用服務(wù)器集群的Session管理

• Session復(fù)制：服務(wù)器間同步Session，小型集群

• Session綁定：利用源地址Hash將源于同一IP的請求分發(fā)到同一臺服務(wù)器上，對高可用性有影響。

• 利用Cookie記錄Session：大小限制、每次請求響應(yīng)都需要傳輸、關(guān)閉cookie則無法訪問

• Session服務(wù)器：利用分布式緩存、數(shù)據(jù)庫等，高可用、高伸縮、性能較好

D.高可用服務(wù)

1.分級管理：運維上將服務(wù)器進行分級，核心應(yīng)用和服務(wù)優(yōu)先使用更好的硬件，在運維響應(yīng)速度上也格外迅速。

2.超時設(shè)置：在應(yīng)用程序中設(shè)置服務(wù)調(diào)用的超時時間，一旦超時，通信框架就拋出異常，應(yīng)用程序根據(jù)服務(wù)調(diào)度策略，可選擇繼續(xù)重試或?qū)⒄埱筠D(zhuǎn)移到提供相同服務(wù)的其他服務(wù)器上。

3.異步調(diào)用：應(yīng)用對服務(wù)的調(diào)用通過消息隊列等異步方式完成，避免一個服務(wù)失敗導(dǎo)致整個應(yīng)用請求失敗的情況。

4.服務(wù)降級：拒絕服務(wù)，拒絕低優(yōu)先級應(yīng)用的調(diào)用或者隨機拒絕部分請求調(diào)用；關(guān)閉功能，關(guān)閉部分不重要的服務(wù)或服務(wù)內(nèi)部關(guān)閉部分不重要的功能。

5.冪等性設(shè)計：在服務(wù)層保證服務(wù)重復(fù)調(diào)用和調(diào)用一次產(chǎn)生的結(jié)果相同，即服務(wù)具有冪等性。

E.高可用的數(shù)據(jù)

1.CAP原理

• 高可用的數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)持久性（永久性存儲、備份副本不會丟失）、數(shù)據(jù)可訪問性（不同設(shè)備下快速切換）、數(shù)據(jù)一致性（多副本的情況下保證副本數(shù)據(jù)一致）

• CAP原理：一個提供數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲系統(tǒng)無法同時滿足數(shù)據(jù)一致性（Consistency）、數(shù)據(jù)可用性（Availibility）、分區(qū)耐受性（Partition Tolerance，系統(tǒng)具有 跨網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的伸縮性）這三個條件。

• 大型網(wǎng)站通常會選擇強化分布式系統(tǒng)的可用性（A）和伸縮性（P），而在某種程度上放棄一致性（C）。一般來說，數(shù)據(jù)不一致通常出現(xiàn)在系統(tǒng)高并發(fā)寫操作或者集群狀態(tài)不穩(wěn)的情況下，應(yīng)用系統(tǒng)需要對分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不一致性有所了解并進行一定意義上的補償和糾錯，以避免出現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)不正確。

• 數(shù)據(jù)一致性又可分為：數(shù)據(jù)強一致（各種操作都是一致的）、數(shù)據(jù)用戶一致（副本可能不一致但用戶訪問時通過糾錯的校驗確定一個正確的數(shù)據(jù)返回給用戶）、數(shù)據(jù)最終一致（副本和用戶訪問可能都不一致，但系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的自我恢復(fù)和修正達到一致）

2.數(shù)據(jù)備份

• 異步熱備：多份數(shù)據(jù)副本的寫入操作異步完成，應(yīng)用程序收到數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的寫操作成功響應(yīng)時，只寫成功一份，存儲系統(tǒng)將會異步地寫其他副本（可能會失?。?/p>

• 同步熱備：多份數(shù)據(jù)副本的寫入操作同步完成，即應(yīng)用程序收到數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的寫成功響應(yīng)時，多份數(shù)據(jù)都已經(jīng)寫操作成功。

3.失效轉(zhuǎn)移

• 失效確認：心跳檢測、應(yīng)用程序訪問失敗

• 訪問轉(zhuǎn)移：確認某臺服務(wù)器宕機后，將數(shù)據(jù)讀寫訪問重新路由到其他服務(wù)器上

• 數(shù)據(jù)恢復(fù)：從健康的服務(wù)器復(fù)制數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)副本數(shù)目恢復(fù)到設(shè)定值

F.高可用網(wǎng)站的軟件質(zhì)量保證

1.網(wǎng)站發(fā)布

2.自動化測試：工具Selenium

3.預(yù)發(fā)布驗證：先發(fā)布到預(yù)發(fā)布機器上，開發(fā)工程師和測試工程師在預(yù)發(fā)布服務(wù)器上進行預(yù)發(fā)布驗證。需要和生產(chǎn)環(huán)境相同配置、環(huán)境、數(shù)據(jù)中心等

4.代碼控制：svn、git；主干開發(fā)、分支發(fā)布；分支開發(fā)、主干發(fā)布（主流）；

5.自動化發(fā)布

6.灰度發(fā)布：將集群服務(wù)器分成若干部分，每天只發(fā)布一部分服務(wù)器，觀察運行穩(wěn)定沒有故障，期間如果發(fā)現(xiàn)問題，只需要回滾已發(fā)布的一部分服務(wù)器即可。也常用于用戶測試（AB測試）。

G.網(wǎng)站運行監(jiān)控

1.監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集

• 用戶行為日志收集：用戶操作系統(tǒng)與瀏覽器版本、IP地址、頁面訪問路徑、頁面停留時間等。包括服務(wù)器端日志收集、客戶端瀏覽器日志收集。

• 服務(wù)器性能收集：如系統(tǒng)Load、內(nèi)存占用、磁盤IO、網(wǎng)絡(luò)IO等，工具Ganglia等

• 運行數(shù)據(jù)報告：如緩沖命中率、平均響應(yīng)延遲時間、每分鐘發(fā)送郵件數(shù)目、待處理的任務(wù)總數(shù)等。

2.監(jiān)控管理

• 系統(tǒng)報警：設(shè)定各項監(jiān)控指標(biāo)設(shè)定閾值，使用郵件、即時通信工具、短信等報警

• 失效轉(zhuǎn)移：主動通知應(yīng)用，進行失效轉(zhuǎn)移

• 自動優(yōu)雅降級：根據(jù)監(jiān)控參數(shù)判斷應(yīng)用負載，適當(dāng)卸載應(yīng)用低負載應(yīng)用部分服務(wù)器，重新安裝高負載應(yīng)用使應(yīng)用負載總體均衡。

六、永無止境：網(wǎng)站的伸縮性架構(gòu)

所謂網(wǎng)站的伸縮性是指不需要改變網(wǎng)站的軟硬件設(shè)計，僅僅通過改變部署的服務(wù)器數(shù)量就可以擴大或者縮小網(wǎng)站的服務(wù)處理能力。

A.網(wǎng)站架構(gòu)的伸縮性設(shè)計

1.不同功能進行物理分離實現(xiàn)伸縮：縱向分離（分層后分離），將業(yè)務(wù)處理流程上的不同部分分離部署，實現(xiàn)系統(tǒng)伸縮性；橫向分離（業(yè)務(wù)分割后分離），將不同的業(yè)務(wù)模塊分離部署，實現(xiàn)系統(tǒng)伸縮性。

2.單一功能通過集群規(guī)模實現(xiàn)伸縮

B.應(yīng)用服務(wù)器集群的伸縮性設(shè)計

1.應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)該設(shè)計成無狀態(tài)的，不存儲請求上下文信息。

2.負載均衡：

• HTTP重定向負載均衡：根據(jù)用戶的HTTP請求計算一臺真實的Web服務(wù)器地址，并將該服務(wù)器地址寫入HTTP重定向響應(yīng)中返回給用戶瀏覽器。優(yōu)點簡單，缺點：需要兩次請求；重定向服務(wù)器自身的處理能力可能成為瓶頸；302跳轉(zhuǎn)可能影響SEO。

• DNS域名解析負載均衡：在DNS服務(wù)器配置多個A記錄指向不同IP，優(yōu)點是將負載均衡的工作轉(zhuǎn)交給DNS，不少還支持地理位置返回最近的服務(wù)器。缺點是可能緩存A記錄，控制權(quán)在域名服務(wù)商那里。

• 反射代理負載均衡：瀏覽器訪問請求的地址是反向代理服務(wù)器，反向代理服務(wù)器收到請求后，根據(jù)負載均衡算法計算得到一臺真實物理服務(wù)器的地址，并將請求轉(zhuǎn)發(fā)給真實服務(wù)器，處理完成后將響應(yīng)返回給反向代理服務(wù)器，反向代理服務(wù)器再將響應(yīng)返回給用戶。也叫應(yīng)用層（HTTP層）負載均衡。優(yōu)點是部署簡單，缺點是反向代理服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)站性能可能成為瓶頸。

• IP負載均衡：用戶請求數(shù)據(jù)包到達負載均衡服務(wù)器后，負載均衡服務(wù)器在操作系統(tǒng)內(nèi)核進程獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，根據(jù)負載均衡算法計算得到一臺真實web服務(wù)器，然后將數(shù)據(jù)目的IP地址修改為真實服務(wù)器，不需要通過用戶進程處理。真實服務(wù)器處理完成后，響應(yīng)數(shù)據(jù)包回到負載均衡服務(wù)器，負載均衡服務(wù)器再將數(shù)據(jù)包源地址修改為自身的IP地址發(fā)送給用戶瀏覽器。

• 數(shù)據(jù)鏈路層負載均衡：三角傳輸模式，負載均衡服務(wù)器數(shù)據(jù)分發(fā)過程中不修改IP地址，只修改目的mac地址，通過所有服務(wù)器的虛擬IP地址與負載均衡服務(wù)器的IP地址一致，不修改數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址，由于IP一致，可將響應(yīng)數(shù)據(jù)包直接返回給用戶瀏覽器。又稱為直接路由方式（DR）。代表產(chǎn)品LVS（Linux Virtual Server）。

3.負載均衡算法：

• 輪詢（Round Robin，RR）：所有請求集資分發(fā)到每臺應(yīng)用服務(wù)器上

• 加權(quán)輪詢（Weighted Round Robin，WRR）：根據(jù)服務(wù)器硬件性能情況，在輪詢的基礎(chǔ)上按照配置的權(quán)重進行分發(fā)

• 隨機（Random）：請求被隨機分配到各個應(yīng)用服務(wù)器

• 最少連接（Least Connections）：記錄服務(wù)器正在處理的連接數(shù)，將新的請求分發(fā)到最少連接的服務(wù)器上

• 源地址散列（Source Hashing）：根據(jù)請求來源的IP地址進行Hash計算

C.分布式緩存集群的伸縮性設(shè)計

1.Memcached分布式緩存集群的訪問模型

通過KEY輸入路由算法模塊，路由算法計算得到一臺Memcached服務(wù)器，進行讀取和寫入。

2.Memcached分布式緩存集群的伸縮性挑戰(zhàn)

簡單的路由算法使用余數(shù)Hash：用服務(wù)器數(shù)目除緩存數(shù)據(jù)KEY的Hash值，余數(shù)為服務(wù)器列表下標(biāo)編號。伸縮性不好。

3.分布式緩存的一致性Hash算法

先構(gòu)造一個長度為2的32次方的整數(shù)環(huán)（一致性Hash環(huán)），根據(jù)節(jié)點名稱的Hash值將緩存服務(wù)器節(jié)點放置在這個Hash環(huán)上。然后根據(jù)需要緩存的數(shù)據(jù)的KEY值計算Hash值，然后在Hash環(huán)上順時針查找距離這個KEY的Hash值最近的緩存服務(wù)器節(jié)點，完成KEY到服務(wù)器的Hash映射查找 。

D.數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器集群的伸縮性設(shè)計

1.關(guān)系數(shù)據(jù)庫集群的伸縮性設(shè)計

數(shù)據(jù)復(fù)制（主從）、分表分庫、數(shù)據(jù)分片（ Cobar）

2.NoSql數(shù)據(jù)庫的伸縮性設(shè)計

NoSQL放棄了以關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）和事務(wù)一致性保證（ACID）。強化了高可用性和伸縮性。（Apache HBase） 

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