大型項目架構演進過程

初始階段架構

初始階段的小型系統、應用程序、數據庫、文件等所有的資源都在一臺服務器上。通俗稱爲LAMP。

特徵：應用程序、數據庫、文件等所有的資源都在一臺服務器上。

描述：通常服務器操作系統使用linux，應用程序使用PHP開發，然後部署在Apache上，數據庫使用Mysql，彙集各種免費開源軟件以及一臺廉價服務器就可以開始系統的發展之路了。

應用服務和數據服務分離

使用緩存改善性能

特徵：數據庫中訪問較集中的一小部分數據存儲在緩存服務器中，減少數據庫的訪問次數，降低數據庫的訪問壓力。

描述：系統訪問特點遵循二八定律，即80%的業務訪問集中在20%的數據上。緩存分爲本地緩存和遠程分佈式緩存，本地緩存訪問速度更快但緩存數據量有限，同時存在與應用程序爭用內存的情況。

使用應用服務器集羣

在做完分庫分表這些工作後，數據庫上的壓力已經降到比較低了，又開始過着每天看着訪問量暴增的幸福生活了，突然有一天，發現系統的訪問又開始有變慢的趨勢了，這個時候首先查看數據庫，壓力一切正常，之後查看webserver，發現apache阻塞了很多的請求，而應用服務器對每個請求也是比較快的，看來是請求數太高導致需要排隊等待，響應速度變慢。

特徵：多臺服務器通過負載均衡同時向外部提供服務，解決單臺服務器處理能力和存儲空間上限的問題。

描述：使用集羣是系統解決高併發、海量數據問題的常用手段。通過向集羣中追加資源，提升系統的併發處理能力，使得服務器的負載壓力不再成爲整個系統的瓶頸。

數據庫讀寫分離

享受了一段時間的系統訪問量高速增長的幸福後，發現系統又開始變慢了，這次又是什麼狀況呢，經過查找，發現數據庫寫入、更新的這些操作的部分數據庫連接的資源競爭非常激烈，導致了系統變慢。

特徵：多臺服務器通過負載均衡同時向外部提供服務，解決單臺服務器處理能力和存儲空間上限的問題。

描述：使用集羣是系統解決高併發、海量數據問題的常用手段。通過向集羣中追加資源，使得服務器的負載壓力不在成爲整個系統的瓶頸。

反向代理和CDN加速

特徵：採用CDN和反向代理加快系統的 訪問速度。

描述：爲了應付複雜的網絡環境和不同地區用戶的訪問，通過CDN和反向代理加快用戶訪問的速度，同時減輕後端服務器的負載壓力。CDN與反向代理的基本原理都是緩存。

分佈式文件系統和分佈式數據庫

隨着系統的不斷運行，數據量開始大幅度增長，這個時候發現分庫後查詢仍然會有些慢，於是按照分庫的思想開始做分表的工作。

特徵：數據庫採用分佈式數據庫，文件系統採用分佈式文件系統。

描述：任何強大的單一服務器都滿足不了大型系統持續增長的業務需求，數據庫讀寫分離隨着業務的發展最終也將無法滿足需求，需要使用分佈式數據庫及分佈式文件系統來支撐。分佈式數據庫是系統數據庫拆分的最後方法，只有在單表數據規模非常龐大的時候才使用，更常用的數據庫拆分手段是業務分庫，將不同的業務數據庫部署在不同的物理服務器上。

使用NoSQL和搜索引擎

特徵：系統引入NoSQL數據庫及搜索引擎。

描述：隨着業務越來越複雜，對數據存儲和檢索的需求也越來越複雜，系統需要採用一些非關係型數據庫如NoSQL和分數據庫查詢技術如搜索引擎。應用服務器通過統一數據訪問模塊訪問各種數據，減輕應用程序管理諸多數據源的麻煩。

業務拆分

特徵：系統上按照業務進行拆分改造，應用服務器按照業務區分進行分別部署。

描述：爲了應對日益複雜的業務場景，通常使用分而治之的手段將整個系統業務分成不同的產品線，應用之間通過超鏈接建立關係，也可以通過消息隊列進行數據分發，當然更多的還是通過訪問同一個數據存儲系統來構成一個關聯的完整系統。縱向拆分：將一個大應用拆分爲多個小應用，如果新業務較爲獨立，那麼就直接將其設計部署爲一個獨立的Web應用系統縱向拆分相對較爲簡單，通過梳理業務，將較少相關的業務剝離即可。

橫向拆分：將複用的業務拆分出來，獨立部署爲分佈式服務，新增業務只需要調用這些分佈式服務橫向拆分需要識別可複用的業務，設計服務接口，規範服務依賴關係。

分佈式服務

特徵：公共的應用模塊被提取出來，部署在分佈式服務器上供應用服務器調用。

描述：隨着業務越拆越小，應用系統整體複雜程度呈指數級上升，由於所有應用要和所有數據庫系統連接，最終導致數據庫連接資源不足，拒絕服務。

分佈式服務應用會面臨哪些問題？

(1) 當服務越來越多時，服務URL配置管理變得非常困難，F5硬件負載均衡器的單點壓力也越來越大。
(2) 當進一步發展，服務間依賴關係變得錯蹤複雜，甚至分不清哪個應用要在哪個應用之前啓動，架構師都不能完整的描述應用的架構關係。
(3) 接着，服務的調用量越來越大，服務的容量問題就暴露出來，這個服務需要多少機器支撐？什麼時候該加機器？
(4) 服務多了，溝通成本也開始上升，調某個服務失敗該找誰？服務的參數都有什麼約定？
(5) 一個服務有多個業務消費者，如何確保服務質量？
(6) 隨着服務的不停升級，總有些意想不到的事發生，比如cache寫錯了導致內存溢出，故障不可避免，每次核心服務一掛，影響一大片，人心慌慌，如何控制故障的影響面？服務是否可以功能降級？或者資源劣化？

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