第四周总结

一、互联网系统面临的问题：

1、高并发，大流量：

需要面对高并发用户，大流量访问。

2、高可用：

系统需要 7X24 小时不间断提供服务，因为互联应用每个人每时每刻都有可能会来访问。

3、海量数据：

面向的用户量多。

4、用户分布广泛，网络情况复杂

5、安全环境恶劣：

由于是互联网应用，每个人都能访问，使得网站更容易受到攻击。

6、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，其产品的发布频率就会很高。

7、渐进式发展：

几乎所有的大型互联网网站都是从一个小型网站开始的，逐渐发展壮大。好的互联网产品都是慢慢运营出来的。

二、解决方案：

1、高并发：

1. 垂直伸缩：

具体实现：增强单一服务器的处理能力，如更新 cpu、内存、网络，小型机->中型机->大型机等。

缺点：一开始增加的成本和达到的性能是线性的，但到达某个程度后，需要投入更多的成本。

2. 水平伸缩：

具体实现：通过增加服务器数量，来提升整体的计算能力。

缺点：需要对软件设计作出修改，应对服务器集群，系统会变得复杂。

3. 一般而言，互联网架构都是使用水平伸缩，当水平伸缩解决不了的时候，或者说太复杂的时候可以考虑垂直伸缩。

三、分布式架构演进：

1、第零阶段（单一服务器）：

单一的服务器：系统应用、数据库、文件系统全部放在一台服务器上，是最简单的架构。

缺点：用户访问时，应用系统计算和数据库查询数据以及文件系统，会争抢 cpu、内存等资源，会出现资源不足，相应缓慢，甚至服务器崩溃。

2、第一阶段（应用数据分离）：

应用数据分离：将应用程序、数据可、文件系统分离，分别放在三台服务器上部署。

优点：修改较小，数据库系统换成远程访问，文件系统远程访问 amont。

缺点：数据都是放在硬盘上的，访问时，速度比较慢。

3、第二阶段（使用缓存）：

使用缓存改善系统应用性能，将频繁访问的数据放在缓存中。分别本地缓存和远程分布式缓存集群。

优点：降低数据库压力，加快数据返回速度。

缺点：单一的应用服务器支撑不了高并发访问压力。

4、第三阶段（应用服务器集群）：

使用应用服务器集群改善系统的并发处理能力。搭建一个应用服务器集群，负载均衡服务器分发用户的请求到不同的服务器上。

缺点：用户的并发请求高了，但是数据库服务器只有一台，每次写数据时都要往着一台服务器写，如果数据库的处理速度比较慢，应用程序的用户线程就要阻塞等待了。这时数据库的访问压力就比较大了。

5、第四阶段（数据库读写分离）：

将数据库部署为一个主服务器、一个从服务器，实现读写分离。当有数据写的时候写入主服务器中，然后通过主从复制，将数据复制到从服务器中。当由读数据请求的时候，读取从服务器中的数据。这样就减轻了主服务器的访问压力。

优点：通过数据库的读写分离，提升数据库的处理能力，降低数据处理对整个系统造成的影响。以此来提升整个系统的并发处理能力。

6、第五阶段（反向代理和 CND 缓存）：

使用反向代理和 CDN 加快网站相应速度。

CDN：是内容分发网络，是部署在运营商机房的一台缓存服务器。可以将一些静态资源缓存放在 CDN 中，CDN 离用户近，就近为用户提供服务。网络的资源大头都是一些静态资源。

反向代理服务器：缓冲，查看请求的资源在本机有没有，有的话直接的返回，没有就通过负载均衡服务器分发到应用服务器中。

7、第六阶段（分布式文件系统和数据库）：

使用分布式文件系统和数据库系统。当由很多的数据是，比如一亿多条数据，单一的服务器已经不能很好的提供服务了，所以需要分布在不同的数据库中，这样也提升数据库的写入性能。文件系统也是类似。

8、第七阶段（NoSQL 和搜索引擎）：

使用 NoSQL 和搜索引擎，数据库的模糊查找支持不是很好，复杂查询操作执行也比较慢。这样就进一步提高数据的存储能力，和数据的查询速度。

9、第八阶段（业务拆分）：

为了满足不同的用户需求，系统会变得越来越复杂，越来越庞大。可以按照业务划分将其拆分为不同的模块，并在不同的服务器上集群部署，通过 mq 消息中间件通信或者 rpc 框架。

经过业务拆分可以让开发变得更加简单，只需要关注自己的。集群的扩容伸缩单一业务可以变得更加简单。

10、第九阶段（微服务及中台化）：

将系统公用的服务拆分出来，构成的微服务集群，给别的应用调用。

11、第十阶段（大数据和智能化）：

根据不同的用户提供不同的服务。通过构建大数据平台，分析和挖掘数据。

四、架构模式与要素：

架构模式

1、分层（）：

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单一的职责，然后通过上层依赖下层和调用组成一个完整的系统。

视图层、应用逻辑层、公共服务层、基础设施层、存储层。（分了层的不同的层依然可以继续分成，并且部署在不同的服务器上）

2、分割（业务层功能面）：

在纵向方面对系统进行切分，将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。一方面有利于软件的开发和维护、另一方面便于不同的模块分布式部署。提高网站的并发处理能力和功能上的扩展。

3、分布式：

经过分层和分割后，就要将不同的模块分布式部署。通过远程调用协同工作。

如：分布式应用服务器、分布式静态资源服务器、分布式数据和存储、分布式计算。

4、集群：

将相同功能的模块部署在不同的的服务器集群化，通过负载均衡，共同对外提供服务。

5、缓存：

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。

如：CDN、反向代理、本地缓存、远程缓存。

6、异步：

系统解耦。

提高系统的可用性、加快网站相应速度、消除并发高峰。

7、冗余：

服务器宕机是必然事件，想要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。

8、自动化：

运维方面，自动监控，部署。

9、安全：

架构要素

1、高性能

2、高可用

3、可伸缩

方便的向集群中添加服务器。

4、可扩展

主要手段：事件驱动架构和分布式服务。

5、安全