架构_Web高伸缩架构

零. 核心问题

1. 什么是高伸缩性？
   • 仅通过改变部署的服务器数量就可以扩大或缩小网站的处理能力
2. 如何实现高伸缩性？
   • 功能物理分离
   • 集群
     • 应用服务器集群
     • 数据服务器集群

一. 伸缩性设计

网站架构伸缩性设计

1. 不同功能进行物理分离实现伸缩
   • 纵向分离
     • 将业务处理流程上的不同部分分离部署，实现系统伸缩性
   • 横向分离
     • 将不同的业务员模块分离部署，实现系统伸缩性
2. 单一功能通过集群规模实现伸缩
   • 应用服务器集群
   • 数据服务器集群
     • 缓存数据服务器集群
     • 存储数据服务器集群

二. 服务器集群的伸缩性设计

1. HTTP重定向负载均衡
   • 利用HTTP重定向协议实现负载均衡
   • 优点
     • 简单
   • 缺点
     • 浏览器需要请求两次服务器才能完成一次访问
     • 重定向服务器可能成为瓶颈
     • 重定向可能被搜索引擎判断为SEO作弊
2. DNS域名解析负载均衡
   • 域名解请求会根据负载均衡算法计算出一个不同的IP地址返回
   • 优点
     • 省掉了网站管理维护负载均衡服务器
     • 可以将域名解析成距离用户地理最近的一个服务器地址
   • 缺点
     • 由于DNS的多级缓存，导致修改后生效事件较长
     • DNS负载均衡控制权在域名服务那里，网站无法对其作更多的改善
3. 反向代理负载均衡
   • 在HTTP协议层面转发请求，应用层负载均衡
   • 优点
     • 部署简单
   • 缺点
     • 性能可能成为瓶颈
4. IP负载均衡
   • 在网络层通过修改目标地址进行负载均衡
   • 优点
     • IP负载均衡在内核进程完成数据分发，较反向发力负载均衡有更好的处理性能
   • 缺点
     • 集群的最大响应数据吞吐量受制于负载均衡服务器的网卡带宽
5. 数据链路层负载均衡
   • 三角传输模式
   • 负载均衡数据分发过程中不修改IP地址，只修改目的mac地址
   • 目前使用最广的负载均衡手段
6. 负载均衡算法
   • 轮询（Round Robin）
   • 加权轮询（Weighted Round Robin）
   • 随机（Random）
   • 最少连接（Least Connections）
   • 源地址散列（Source Hashing）
     • 对IP做Hash计算，得到应用服务器，实现同一个请求总在同一个服务器上处理

三. 分布式缓存集群的伸缩性设计

1. Memcached分布式缓存集群的访问模型
   • 应用程序 -> Memcached API
   • Memcached API -> 通信模块 -> Memcached服务器
   • Memcached API -> 路由算法 -> 服务器列表
2. Memcached分布式缓存集群的伸缩性挑战
   • 扩容
3. 分布式缓存的一致性Hash算法
   • 一致性Hash环

四. 数据存储服务器集群的伸缩性设计

1. 关系数据库集群的伸缩性设计
   • 主从读写分离
   • 分库分表
   • 分片
     • Amoeba
     • Cobar
2. NoSQL数据库的伸缩性设计
   • HBase
   • Redis

五. 总结

1. 伸缩架构本身的设计是简单的
2. 当与可用性、正确性、性能等耦合到一起，伸缩性就复杂了
3. 综合考虑团队的知识储备和结构、管理层的战略愿景和规划

六. Tips

1. 只有遇不到的问题，没有解决不了的问题
2. 高手之所以是高手，因为遇到了棘手的问题，并解决了