網(wǎng)站都是從小網(wǎng)站一步一步發(fā)展為大型網(wǎng)站的，而這之中的挑戰(zhàn)主要來自于龐大的用戶、安全環(huán)境惡劣、高并發(fā)的訪問和海量的數(shù)據(jù)，任何簡單的業(yè)務(wù)處理，一旦需要處理數(shù)以 P 計的數(shù)據(jù)和面對數(shù)以億計的用戶時，問題就會變的很棘手

下面我們就來說說這個演變過程：

初始階段

大型網(wǎng)站都是由小型網(wǎng)站演變而來的，網(wǎng)站架構(gòu)也一樣

小型網(wǎng)站最開始沒有太多人訪問，只需要一臺服務(wù)器就綽綽有余，就像這樣：

應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、文件等所有資源都在一臺服務(wù)器上，通常使用 Linux PHP MySQL Apache 就可以完成整個項目部署，然后再買個域名，租一個廉價的服務(wù)器就可以開始我們的網(wǎng)站之旅了

應(yīng)用服務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)分離

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，逐漸的一臺服務(wù)器已經(jīng)不能滿足需求，這時我們可以將 應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離

分離之后我們使用到三臺服務(wù)器：應(yīng)用服務(wù)器、文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，如下所示： 

對于這三臺服務(wù)器要求各不相同：

• 應(yīng)用服務(wù)器 要處理大量的業(yè)務(wù)邏輯，所以需要更好更快更強(qiáng)大的 CPU
• 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 需要快速的進(jìn)行磁盤檢索和數(shù)據(jù)緩存，因此需要更快的硬盤和更大的內(nèi)存
• 文件服務(wù)器 需要存儲用戶上傳的文件資源，因此需要更大的硬盤存儲空間

應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離后，各個的職責(zé)變得更加專一，網(wǎng)站的性能得到進(jìn)一步的提升，但隨著用戶的繼續(xù)增加，我們需要對網(wǎng)站架構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化

使用緩存改善性能

網(wǎng)站的訪問一樣遵循二八定律：80% 的業(yè)務(wù)訪問集中在 20% 的數(shù)據(jù)上面

因此我們要對這一小部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存來減輕數(shù)據(jù)庫的訪問壓力，以提高整個網(wǎng)站的數(shù)據(jù)訪問速度，改善數(shù)據(jù)庫的讀寫性能

網(wǎng)站的緩存可以分為兩種：緩存在應(yīng)用服務(wù)器上的本地緩存和緩存在專門的分布式緩存服務(wù)器上的遠(yuǎn)程緩存

• 本地緩存 的訪問速度會快一些，但是受應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)存限制，緩存數(shù)據(jù)量很有限，而且會出現(xiàn)內(nèi)存爭用的情況
• 遠(yuǎn)程分布式緩存 可以使用集群的方式，部署大內(nèi)存的服務(wù)器作為專門的緩存服務(wù)器，可以在理論上做到不受內(nèi)存容量限制的緩存服務(wù)

如下所示： 

使用緩存后，數(shù)據(jù)訪問壓力得到了有效的緩解，但單一的應(yīng)用服務(wù)器能夠處理的請求連接數(shù)有限，在訪問的高峰期，應(yīng)用服務(wù)器又會成為網(wǎng)站性能的瓶頸

使用應(yīng)用服務(wù)器集群改善網(wǎng)站并發(fā)處理能力

使用集群是網(wǎng)站解決高并發(fā)，海量數(shù)據(jù)問題的常用手段，當(dāng)你縱向提升到一定程度后，那就該開始橫向提升了

當(dāng)一臺服務(wù)器的處理能力不足時，與其換一臺更強(qiáng)大的服務(wù)器，不如增加一臺服務(wù)器去分擔(dān)原有的服務(wù)器壓力。對于大型網(wǎng)站而言，無論多么強(qiáng)大的服務(wù)器，都滿足不了持續(xù)增長的業(yè)務(wù)需求，更高效的方式就是增加服務(wù)器來分擔(dān)壓力

對于網(wǎng)站架構(gòu)而言，如果增添一臺新的服務(wù)器可以改善負(fù)載壓力，那么就可以使用同樣的方式來應(yīng)對源源不斷的業(yè)務(wù)需求，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的可伸縮性

通過負(fù)載均衡調(diào)度服務(wù)器，可以將用戶請求分發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器集群里的任何一臺服務(wù)器上，如果有更多的用戶，可以增加更多的應(yīng)用服務(wù)器，使應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載壓力不再成為網(wǎng)站的性能問題

數(shù)據(jù)庫讀寫分離

在使用了緩存后，大多數(shù)的操作不經(jīng)過數(shù)據(jù)庫訪問就能完成，但仍有一部分讀操作(緩存訪問未***，緩存過期)和所有的寫操作需要訪問數(shù)據(jù)庫，在網(wǎng)站的用戶量達(dá)到一定時，數(shù)據(jù)庫的負(fù)載問題就來了

目前大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫都支持主從熱備份，通過配置兩臺服務(wù)器的主從關(guān)系，可以將一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)更新同步到另一臺，網(wǎng)站利用這一功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫讀寫分離，從而進(jìn)一步改善數(shù)據(jù)庫負(fù)載壓力

應(yīng)用服務(wù)器在寫操作的時候，訪問主數(shù)據(jù)庫，主數(shù)據(jù)庫通過主從復(fù)制機(jī)制把數(shù)據(jù)同步更新到從數(shù)據(jù)庫，這樣當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行讀操作的時候，就能訪問從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)

使用反向代理和 CDN 加速網(wǎng)站響應(yīng)

• CDN 和 反向代理 的基本原理都是緩存
• CDN 部署在網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的機(jī)房，用戶在進(jìn)行請求時，會從距離最近的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商機(jī)房獲取數(shù)據(jù)

反向代理 則部署在中心機(jī)房，當(dāng)用戶請求到達(dá)中心機(jī)房后，會首先訪問反向代理服務(wù)器，如果反向代理服務(wù)器中緩存這用戶請求的資源，就直接返回給用戶

使用 CDN 和 反向代理 都是為了盡快返回給用戶數(shù)據(jù)，一方面加快用戶訪問速度，另一方面也減輕了后端服務(wù)器的壓力

使用分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

隨著網(wǎng)站業(yè)務(wù)的繼續(xù)發(fā)展，這時候就可以像分布式應(yīng)用服務(wù)器一樣，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和文件系統(tǒng)進(jìn)行分布式管理

分布式數(shù)據(jù)庫 是網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫拆分的***手段，一般我們可以采取業(yè)務(wù)分庫，根據(jù)不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫部署在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上

使用 NoSQL 和搜索引擎

這兩個方式都是依賴于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段，應(yīng)用服務(wù)器通過一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問模塊來訪問各種數(shù)據(jù)，從而減輕應(yīng)用程序有多個數(shù)據(jù)源的麻煩

業(yè)務(wù)拆分

對于大型網(wǎng)站，我們可以分而治之，把整個網(wǎng)站的業(yè)務(wù)分為不同的模塊，比如大型的交易購物完整可以分為首頁、店鋪、訂單、買家等，分別交給不同的業(yè)務(wù)團(tuán)隊來負(fù)責(zé)

同時我們將一個網(wǎng)站根據(jù)模塊劃分拆分成多個應(yīng)用，每個應(yīng)用進(jìn)行單獨(dú)的部署和維護(hù)，應(yīng)用之間通過超鏈接建立關(guān)系(指向不同的應(yīng)用地址)，***通過相同的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)來構(gòu)成一個互相關(guān)聯(lián)的完整系統(tǒng)

分布式服務(wù)

隨著業(yè)務(wù)拆分，整個系統(tǒng)越來越大，應(yīng)用的整體復(fù)雜度呈指數(shù)級增加，部署維護(hù)越來越困難，并且所有的應(yīng)用服務(wù)器都要與數(shù)據(jù)庫服務(wù)連接， 在數(shù)萬臺服務(wù)器規(guī)模的情況下，這些連接的數(shù)目是服務(wù)器規(guī)模的平方，導(dǎo)致資源不足

這時候就要對相同的業(yè)務(wù)進(jìn)行提取，獨(dú)立部署，把這些可重用的業(yè)務(wù)和連接數(shù)據(jù)庫等，提取出來作為公共業(yè)務(wù)服務(wù)，而應(yīng)用系統(tǒng)只需要通過分布式服務(wù)訪問公共業(yè)務(wù)服務(wù)完成業(yè)務(wù)操作

到這里，基本上大多數(shù)的技術(shù)問題都能得到解決，還有一些實時同步等具體業(yè)務(wù)問題也都可以通過現(xiàn)有的技術(shù)解決