week4- 作业

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。



如课上所讲，一个大的互联网系统，必然面临如下挑战：

• 高并发大流量 需要应对高并发用户，大流量访问

• 高可用    7*24小时不间断使用

• 海量数据  需要存储管理海量数据

• 用户分布广泛，网络情况复杂

• 安全环境恶劣  容易受到攻击

• 需求更新发布频繁



要应对这些挑战，要采用相应的技术方案和手段，即互联网架构模式。互联网架构模式就是试图去描述那些为解决互联网系统高性能，高可用，易扩展，可伸缩，安全等目标，被很多互联网公司重复使用的解决方案，这些解决方案是互联网软件系统的重要组成部分。



常用的互联网架构模式如下：



• 分层

分层是企业应用系统中最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。



• 分割

如果说分层是将软件在横向方面进行切分，那么分割就是在纵向方面对软件进行切分。



系统越大，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，便于不同模块的分布式部署，提高网站的并发处理能力和功能扩展能力。



• 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，即将不同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、存储资源也就越多，能够处理的并发访问和数据流就越大。

• 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和分割后的模块独立部署，但是对于用户访问几种的模块，比如网站的首页，还需要将独立部署的服务器集群化，即多态服务器部署相同应用构成一个集群，通过负载均衡设备功能对外提供服务。



• 缓存

缓存就是将数据存放在距离计算最近的位置以加快处理速度。缓存是改善软件性能的第一手段，现代 CPU 越来越快的一个重要因素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。大型网站架构设计在很多方面都使用了缓存设计。

* CDN

* 反向代理

* 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是降低软件耦合性。事物之间越少直接关系，那么就越少被彼此影响，越可以独立发展。大型网站架构中，系统解耦中的手段除了前面提到的分层、分割、分布等手段，还有一个重要手段是异步，就是讲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 7 x 24 小时连续运行，但是服务器总有可能出现故障，特别是服务器规模比较大的时候，服务器宕机是必然事件。要想保证在服务器宕机的情况下网站依然可以继续服务，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网站可以正常运行，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的运维方面。



• 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：通过密码和手机校验码进行身份认证；登录、交易等操作需要对网络通讯进行加密，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络资源供给网站，网站使用验证码进行识别；对于常见的用于攻击网站的 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