架构演化

互联网系统面临的挑战



1. 高并发, 大流量： 海量用户的并发访问

2. 高可用 系统7x24小时不间断服务。

• 要求在系统正在运行时候，进行维护和升级。

• 要求某个服务器挂了，系统还能正常服务

1. 海量数据

• 需要存储，管理海量数据。

1. 用户分布广泛，网络情况复杂

• 国内复杂的网络环境，各地网络情况千差万别

1. 安全环境恶劣

• 由于互联网的开发性， 使得互联网站更容易受到攻击，大型网站几乎每天都会遭到黑客攻击情况；网站泄露用户密码。

1. 需求快速变更，发布频繁

• 互联网产品为了快速适应市场，满足用户需求，发布频繁，一周一个版本， 有时甚至一天几十次发布。

1. 渐进式发展

• 几乎所有的大型互联网站都是从一个小网站开始， 渐进的发展起来的。

• Facebook 是在伯克扎克在哈佛大学宿舍开发的

• Google 的第一台服务器部署在斯坦福大学的实验室

• 阿里巴巴则是在马云的客厅里诞生



应对高并发挑战的两个技术方向



垂直伸缩

垂直伸缩概述

通过升级硬件和网络吞吐能力可以实现垂直伸缩。由于不需要改变应用架构，所以通常被认为是最简单的短期伸缩方案。

1. 通过使用RAID（独立冗余磁盘阵列）增加I/O 吞吐量

2. 通过切换到SSD（固态硬盘）改善I/O访问速度

3. 通过增加内存减少I/O操作

4. 通过升级网络接口 或 增加网络接口提高网络吞吐能力

5. 更新服务器使用更多处理器或更多线程

垂直伸缩有优点与缺点

优点

• 升级速度快

• 能让系统快速适应需求的变化

缺点

• 达到某个程度后， 增加计算能力需要更多花费

• 垂直伸缩有物理极限

• 操作系统或者应用程序自身限制了垂直伸缩只能达到某个点



水平伸缩

水平伸缩概述

水平伸缩是指通过增加服务器的数量， 提升计算能力的一类架构方法

水平伸缩提升服务能力与花费几乎是线性变化的， 不会出现单台服务器的极限



架构演化

最简单架构: 一台服务器搞定

第一阶段: 应用数据分离



第二阶段: 使用缓存改善系统性能



第三阶段: 使用应用服务器集群改善系统的并发处理能力



第四阶段: 数据库读写分离



第五阶段: 使用反向代理 和 CDN加速网站响应



第六阶段: 使用分布式文件系统 和 分布式数据库系统



第七阶段: 使用NoSQL 和 搜索引擎



第八阶段: 业务拆分



第九阶段: 微服务及中台化