探讨典型互联网系统使用的技术方案

思考：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？

为了回答以上问题，首先解释一个典型的大型互联网应用系统需要面临什么挑战，随后，基于面临的调整，提出了相应的技术解决方案。

一个典型的大型互联网应用系统，通常而言会面临以下挑战：

第一，高并发

随着互联网的发展，大量的用户访问系统，导致系统同时处理用户量极具增加；

第二，高可用

互联网环境下，用户无法忍受系统奔溃的问题，如果出现这样的问题，极容易导致用户流失；

第三，海量数据

大量的用户访问系统以及存储文件，导致系统需要应对海量数据信息；

第四，安全

系统处于互联网环境下，就会受到各种攻击，如何提高系统安全，保证系统不被攻击以及数据不被窃取；

第五，用户分布广泛

互联网环境下，服务的用户分布及其广泛，尤其国际大型网站，其用户来自于全球各个地区，如何为这些用户提供服务，避免因位置不同导致请求异常问题；

第六，渐进式发展

互联网架构系统无法像传统系统那样，能够一下子设计完整，而是需要根据业务的发展而不断变更，系统不断更新迭代。

基于以上挑战，尤其是高并发带来的挑战，应对的解决方案，通常是分为垂直伸缩和水平伸缩。

垂直伸缩

主要针对单一服务器进行硬件升级，进而提高单一服务器的计算性能，进而解决高并发用户访问。缺陷在于，硬件升级到达饱和点之后，要想更进一步提高性能，就需要付出极高的成本，通常不采用着用解决方案

水平伸缩，通过增加服务器的数量，构建分布式系统，进而提高系统性能，应对高并发访问，这是当今互联网企业普遍采用的解决方案，主要在于增加服务器可以无限扩展系统性能，不受到限制

基于水平伸缩方案，互联网系统成为了分布式系统，面临的问题以及解决方案如下：

单一服务器的情况下，应用程序与数据库和文件系统部署在同一台机器下，随着并发量增加，应用之间互相抢占计算资源，降低处理性能，因此，便将数据与应用分离，不同功能的应用分别部署在不同的机器上。

当用户大量访问系统，大量不频繁修改的数据进行读取，为了加快读取速度，使用分布式缓存系统加快读取速度。

随着用户并发量继续增长，应用系统进行扩展，形成分布式应用系统，用于应对高并发的用户访问量。也正是这种情况下，数据库出现了访问压力，导致许多请求出现延时，为了应对这一问题，可以采用读写分离，使用主从模式，构建数据库应用。如果数据处理和存储能力需要进一步提高，便可以采用分布式数据库解决。

为了加快用户响应，可以增加分布式 CDN 和分布式反向代理，CDN 部署在运营商，当用户请求系统时，针对静态资源，例如 html、js、css 等等，一旦 CDN 具有，则直接响应返回给用户，不用再请求系统。当没有时，则进一步请求系统，数据中心的反向代理服务器便查看是否缓存用户访问的数据，如果有，则直接返回，没有再进一步访问应用系统。

对于，文件系统，也可以采用分布式文件系统，提高文件存储能力和处理能力。

随着业务发展，越来越复杂，此时，可以采用微服务架构，针对重复调用的公共服务和模块进行微服务化，实现高内聚低耦合。同时，可以采用消息队列，实现业务解耦，服务之间只需要通过共同数据进行交互，无需直接进行访问。

分布式数据库无法提供更好的模糊搜索功能，可以采用搜索引擎和 NoSql，提供强大的查询和存储功能。

随着业务发展，依据海量数据，针对不同用户提供不同服务，实现定制化功能，采用大数据技术和智能化方案解决。

基于软件架构，提出了架构模式，也就是针对重复出现的相同问题而提出的解决方案。常用架构模式如下：

1、分层

针对系统，从横向进行各个独立的部分进行拆分，形成上层到下层的依赖访问。

最上一层为视图层，中间一层为应用逻辑层，再下一层为公共服务层，再往下一层是基础服务层，最后是存储层。

2、分割

分层是对系统进行横向切割，分割则是对系统进行纵向切割，切割为不同的功能和模块。分层与分割对系统进行切分，进而可以得出不同的功能和模块，便于进行分布式的部署，功能模块之间互不影响。

3、分布式

基于分层和分割切分出来的功能和模块，进行分布式部署，将应用部署在不同的机器上，互不影响，通过远程调用相互访问。

4、集群

将具有相同功能的模块进行集中化管理，统一提供相同的服务，分布式在于可以功能不同，集群则是功能相同。

5、异步

为了满足系统“高内聚低耦合”的目标，通过异步模式，功能之间通过公共数据进行交互，一个系统提供数据，另一个系统从公共数据区获取数据，进行业务处理

6、安全

安全架构提高系统抵抗攻击的能力，防止系统数据被窃取修改。

7、缓存

通过缓存，提高系统访问数据的速度，通常有本地缓存、远程缓存、CDN 和反向代理

8、冗余

为了增加系统可用性，防止机器奔溃导致系统不可用，为用户提供高可用服务。同时，针对数据，进行数据备份，防止数据丢失。

9、自动化

随着服务器越来越多，进行系统自动化管理，系统实现可伸缩性。依据情况不同，自动监控、自动部署、自动剔除。

以上便是典型互联网系统的常用技术方案。