可擴(kuò)展web架構(gòu)與分布式系統(tǒng)

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1、開放源代碼已經(jīng)成為一些大型網(wǎng)站的基本原則。而在這些網(wǎng)站成長的過程中，一些優(yōu)秀的實踐經(jīng)驗和規(guī)則也出現(xiàn)在他們的結(jié)構(gòu)中。本文旨在介紹一些在大型網(wǎng)站結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要注意的關(guān)鍵問題以及實現(xiàn)目標(biāo)的基礎(chǔ)工作。本文側(cè)重于介紹網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，盡管一些準(zhǔn)則在其他分布式系統(tǒng)中也是適用的。1.1.web分布式系統(tǒng)的設(shè)計原則搭建和運營一個可伸縮的web站點或者應(yīng)用程序意味著什么？在原始層面上這僅僅是用戶通過互聯(lián)網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程資源-使系統(tǒng)變得可伸縮的部分是將資源、或者訪問的資源，分布于多個服務(wù)器上。像生活中大多數(shù)事情一樣，當(dāng)構(gòu)建一個web服務(wù)時花時間提前做好計劃從長遠(yuǎn)看來還是很有幫助的；了解一些注意事項和大

2、網(wǎng)站背后的權(quán)衡原則可以在創(chuàng)建小型網(wǎng)站時做出更明智的決定。以下是一些影響大規(guī)模web系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵原則:·可用性:對于很多公司來說一個網(wǎng)站的正常運行時間是非常關(guān)鍵的聲譽和功能，像一些大型的在線零售系統(tǒng)，即使一分鐘的宕機(jī)都有可能導(dǎo)致數(shù)千或者數(shù)百萬美元的損失，因此設(shè)計系統(tǒng)的時時可用性和彈性的錯誤處理機(jī)制既是一個基本業(yè)務(wù)也是一個技術(shù)要求。高可用分布式系統(tǒng)需要仔細(xì)考慮關(guān)鍵組件的冗余，分系統(tǒng)失敗后能快速修復(fù)，并且當(dāng)問題出現(xiàn)時優(yōu)雅型降級?！ば阅?網(wǎng)站的性能正在變成大多數(shù)站點考慮的一個重要的方面，網(wǎng)站的速度影響正常使用和用戶的滿意度，同樣影響搜索的排名，這也是影響網(wǎng)站收益和保留用戶的一個因素

3、。因此，創(chuàng)建一個快速響應(yīng)和低延遲的系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的?！た煽啃?一個系統(tǒng)需要具備可靠性，比如同一個數(shù)據(jù)的請求始終返回同樣的數(shù)據(jù)響應(yīng)。如果數(shù)據(jù)改變或者被更新，那么同樣的數(shù)據(jù)將返回一個新的數(shù)據(jù)。用戶需要知道一些東西被寫入系統(tǒng)或者被存儲到系統(tǒng)后，系統(tǒng)會保持不變并且可以在以后恢復(fù)到合適的位置?！た缮炜s性:當(dāng)談到任何大型的分布式系統(tǒng)時，規(guī)模大小只是考慮的其中一個方面，同樣重要的是增強(qiáng)處理較大規(guī)模的負(fù)載性能所做的努力，這通常稱為系統(tǒng)的可伸縮性?？缮炜s性可以代表系統(tǒng)很多不同的參數(shù)：額外流量的處理量，添加存儲容量的便意性，甚至事務(wù)的處理量。·可管理性:?設(shè)計一個系統(tǒng)可以方便操作是另一個重要的考

4、慮方面，系統(tǒng)的可管理性等同于操作的可伸縮性：維護(hù)和升級?？晒芾硇孕枰紤]的事情是當(dāng)問題發(fā)生時方便診斷和了解問題，易于升級和修改，以及系統(tǒng)能簡單性的操作（即，例行的操作有沒有失敗和異常？）·成本:?成本是一個重要的因素。很明顯這包含硬件和軟件成本，但同樣重要需要考慮的其他方面是部署和維護(hù)系統(tǒng)的成本。開發(fā)者構(gòu)建系統(tǒng)花費的大量時間，運維部署時間，甚至培訓(xùn)時間都需要考慮，成本是總體成本。以上每個原則都為設(shè)計分布式web架構(gòu)提供了基礎(chǔ)決策。然而，他們也能彼此互斥，例如要實現(xiàn)某個目標(biāo)就要以另外的作為代價。一個基本的例子：選擇通過單純增加更多的服務(wù)器（可擴(kuò)展性）來增加地址容量，是以可管理性

5、（你必須操作增加的服務(wù)器）和成本（服務(wù)器的價格）為代價的。當(dāng)設(shè)計任何的web應(yīng)用程序時，考慮這些關(guān)鍵原則都是很重要的，即使得承認(rèn)一個設(shè)計可能要犧牲它們之中的一個或者多個。1.2.基礎(chǔ)當(dāng)設(shè)計一個系統(tǒng)架構(gòu)時，有一些東西是要考慮的：正確的部分是什么，怎樣讓這些部分很好地融合在一起，以及好的折中方法是什么。通常在系統(tǒng)架構(gòu)需要之前就為它的可擴(kuò)展性投資不是一個聰明的商業(yè)抉擇；然而，在設(shè)計上的深謀遠(yuǎn)慮能在未來節(jié)省大量的時間和資源。這部分關(guān)注點是幾乎所有大型web應(yīng)用程序中心的一些核心因素：服務(wù)、冗余、劃分和錯誤處理。每一個因素都包含了選擇和妥協(xié)，特別是上部分提到的設(shè)計原則。為了詳細(xì)的解析這

6、些，最好是用一個例子來開始。實例：圖片托管應(yīng)用有時候你可能會在線上傳一張圖片。對于那些托管并負(fù)責(zé)分發(fā)大量圖片的網(wǎng)站來說，要搭建一個既節(jié)省成本又高效還能具備較低的延遲性（你能快速的獲圖片）的網(wǎng)站架構(gòu)確實是一種挑戰(zhàn)。我們來假設(shè)一個系統(tǒng)，用戶可以上傳他們的圖片到中心服務(wù)器，這些圖片又能夠讓一些web鏈接或者API獲取這些圖片，就如同現(xiàn)在的Flickr或者Picasa。為了簡化的需要，我們假設(shè)應(yīng)用程序分為兩個主要的部分：一個是上傳圖片到服務(wù)器的能力（通常說的寫操作），另一個是查詢一個圖片的能力。然而，我們當(dāng)然想上傳功能很高效，但是我們更關(guān)心的是能夠快速分發(fā)能力，也就是說當(dāng)某個人請求一

7、個圖片的時候（比如，一個web頁面或者其它應(yīng)用程序請求圖片）能夠快速的滿足。這種分發(fā)能力很像web服務(wù)器或者CDN連接服務(wù)器（CDN服務(wù)器一般用來在多個位置存儲內(nèi)容一邊這些內(nèi)容能夠從地理位置或者物理上更靠近訪問它的用戶，已達(dá)到高效訪問的目的）氣的作用。系統(tǒng)其他重要方面：·對圖片存儲的數(shù)量沒有限制，所以存儲需要可擴(kuò)展，在圖像數(shù)量方面需要考慮。·圖片的下載和請求不需要低延遲?！と绻脩羯蟼饕粋€圖片，圖片應(yīng)該都在那里（圖片數(shù)據(jù)的可靠性）?！は到y(tǒng)應(yīng)該容易管理（可管理性）?！び捎趫D片主機(jī)不會有高利潤的空間，所以系