作业一：

一个典型的大型互联网应用系统使用了哪些技术方案和手段，主要解决什么问题？请列举描述。



答案：大型互联网应用系统使用了技术如下方案：分层、分割、分布式、集群、缓存、异步、冗余、自动化、安全等技术手段。主要解决互联网系统高性能，高可用，易扩展，可伸缩、安全等目标，被很多互联网应用重复使用的一些解决方案，这些解决方案是互联网软件系统的重要组成部分

分层

分层是企业应用常见的一种架构模式，将系统在横向维度上切分成几个部分、每个部分负责一部分相对比较单一的职责，然后通过上层对下层依赖和调用组成一个完整的系统。

如分成视图层、应用层、服务层、基础服务层、存储层分布在不同的服务器上，实现分布式集群架构

分割

分割就是在纵向防方面对软件进行切分

软件越大，功能越复杂，服务和数据处理的种类也越多，将这些不同的功能和服务分割开来，包装成高内聚低耦合的模块单元，一方面有助于软件的开发和维护，另一方面，便于不同模式的分布式部署，提高网站的并发处理能力和功能扩展能力

如：电商网站：首页，搜索页，搜素结果页，商品详情页，购物车页、订单支付页

分布式

对于大型网站，分层和分割的一个主要目的是为了切分后的模块便于分布式部署，既将不同的模块部署在不同的服务器上，通过远程调用协同工作。分布式意味着解决同样的问题可以使用更多的计算机，计算机越多，cpu，内存，存储资源也越多，能够处理的并发访问和数据量就越大，如

• ‍分布式应用和服务

• ‍分布式静态资源

• ‍分布式数据和存储

• ‍分布式计算

集群

使用分布式虽然已经将分层分割后的模块独立部署，单是对于用户访问集中的模块，比如网站的首页，还是需要将独立部署的服务器集群化，既多台服务器部署相同的应用构成一个集群，通过负载均衡设备共同对外提供服务

缓存

缓存就是将数据存放在距离计算最近的位置以加速处理速度。缓存是改善软件性能的第一手段，现在cpu越来越快的一个重要因素就是使用了更多的缓存，在复杂的软件设计中，缓存几乎无处不在。大型网站架构设计很多方面都适用了缓存设计

• CDN

• ‍方向代理

• ‍本地缓存

• ‍远程缓存

异步

计算机软件发展的一个重要目标和驱动力量是降低软件耦合性。事物之间越少直接关联，那么就越少被彼此影响，越可以独立发展。大型网站架构中，系统解耦合的手段处理前面提到的分层、分割，分布式等手段，还有一个重要手段是异步，就是将一个业务操作分成多个阶段，每个阶段之间通过共享数据而不是直接调用的方法进行协作

• ‍提高系统的可用性

• ‍加快网站响应速度

• ‍消除并发访问高峰

冗余

互联网应用需要7X24小时连续运行，但是服务器总是由可能出现故障，特别是服务器规模较大的时候，服务器宕机是必然事件。想要保证服务器宕机的情况下网站依然可以继续提供服务，数据不会丢失，就需要一定程度的服务器冗余运行，数据冗余备份

自动化

在无人值守的情况下运行，一切都可以自动化是网站的理想状态。目前互联网的自动化架构设计主要集中在运维方面。

安全

互联网的开放特性使得其从诞生起就面对巨大的安全挑战，网站在安全架构方面也积累了许多模式；通过密码和手机验证码进行身份认证；登陆、交易等操作需要对网络的通讯进行加密，网站服务器上存储的敏感数据如用户信息等也进行加密处理；为了防止机器人程序滥用网站资源供给网站，网站使用验证码进行设别；对于常见的用于攻击的XSS攻击、SQL注入，进行编码转换等相应处理；对于垃圾信息，敏感信息进行过滤；对转账交易等重要操作根据交易模式和交易信息进行风险控制

作业二：

根据当周学习情况，完成一篇学习总结

第4周 系统架构



4.1 系统架构：系统技术挑战与方案

互联网系统架构的挑战：

• 高并发、大流量

• 高可用

• 海量数据

• 用户分布广泛、网络情况复杂

• 安全环境恶略

• 需求快速变更、发布频繁：微服务架构

• 渐进式发展

应对高并发的两个技术方向：

• 垂直伸缩：增强单一服务器的能力

• 达到某个程度后，增加计算能力需 要的更多的花费

• 垂直伸缩有物理极限

• 操作系统的设计或者应用程序自身 制约着垂直伸缩最多只能达到某个点

• 水平伸缩：增加服务器提升计算能力

• 水平伸缩是指通过增加服务器提升计算能力的一类架构方法

• 水平伸缩被认为是伸缩性的圣杯，水平伸缩可以克服垂直伸缩带来的单位计算成本随计 算能力增加而迅速飙升的问题。

• 另外，水平伸缩总是可以增加更多服务器，这样，就不会像垂直伸缩那样遭遇到单台服 务器的极限









4.2 分布式架构演化

互联网架构演化：

• 单一应用服务器

• 应用数据分离（第一阶段）

• 使用缓存改善系统性能（第二阶段）

• 使用应用服务器集群改善系统的并发处理能力（第三阶段）

• 数据库读写分离（第四阶段），主从分离

• 使用反向代理和CDN加速网络响应（第五阶段）

• 使用分布式文件系统和分布式数据库（第六阶段）

• 使用NoSQL和搜索引擎（第七阶段）

• 业务拆分（第八阶段）

• 微服务和中台化（第九阶段）

• 大数据与智能化（第十阶段）

如下图：

单一应用服务器





应用数据分离（第一阶段）





使用缓存改善系统性能（第二阶段）





使用应用服务器集群改善系统的并发处理能力（第三阶段）





数据库读写分离（第四阶段），主从分离





使用反向代理和CDN加速网络响应（第五阶段）





使用分布式文件系统和分布式数据库（第六阶段）





使用NoSQL和搜索引擎（第七阶段）





业务拆分（第八阶段）





微服务和中台化（第九阶段）





大数据与智能化（第十阶段）





4.3 架构模式与要素

互联网架构模式

架构模式





分层





视图层、应用层、服务层、基础服务层、存储层分布在不同的服务器上，实现分布式集群架构

分割





电商网站：首页，搜索页，搜素结果页，商品详情页，购物车页、订单支付页

分布式





集群





缓存





异步





冗余





自动化





安全





互联网架构的核心要素

高性能





高可用





可伸缩





NoSQL数据库

可扩展





微服务架构

安全





一个典型的互联网架构





前端架构





网关以及应用架构





服务层架构





存储层架构





运维和安全





4.4 案例：维基百科技术架构





十几个人维护，全球第六大访问量

4.5 案例：淘宝业务发展及技术架构

taobao.pdf

4.6 案例：宅米网技术变迁

创业公司 CTO

大学校园 便利店

初始架构





假期进行了重构





3.0





数据多了之后，对数据的处理





团队





改造后团队





再次调整组织架构





• 投产团队自驱动的闭环

• 去完成目标而不是完成工作

• 加班既不是目的也不是手段

• 亡羊补牢，没事不要瞎折腾

• 只有优秀的员工才能创建出优秀的企业

• 为员工的成长买单

• 先关注人、后关注事

• 快乐工作