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高并發量網站解決方案

日期:2018-12-21 11:14:00     閱讀:

高并發量網站解決方案


     一個小型的網站,可以使用最簡單的html靜态頁面就實現了,配合一些圖片達到美化效果,所有的頁面均存放在一個目錄下,這樣的網站對系統架構、性能的要求都很簡單。


随着互聯網業務的不斷豐富,網站相關的技術經過這些年的發展,已經細分到很細的方方面面,尤其對于大型網站來說,所采用的技術更是涉及面非常廣,從硬件到軟件、編程語言、數據庫、WebServer、防火牆等各個領域都有了很高的要求,已經不是原來簡單的html靜态網站所能比拟的。



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  大型網站,比如門戶網站,在面對大量用戶訪問、高并發請求方面,基本的解決方案集中在這樣幾個環節:使用高性能的服務器、高性能的數據庫、高效率的編程語言、還有高性能的Web容器。這幾個解決思路在一定程度上意味着更大的投入。


1、HTML靜态化


  其實大家都知道,效率最高、消耗最小的就是純靜态化的html頁面,所以我們盡可能使我們的網站上的頁面采用靜态頁面來實現,這個最簡單的方法其實也是最有效的方法。但是對于大量内容并且頻繁更新的網站,我們無法全部手動去挨個實現,于是出現了我們常見的信息發布系統CMS,像我們常訪問的各個門戶站點的新聞頻道,甚至他們的其他頻道,都是通過信息發布系統來管理和實現的,信息發布系統可以實現最簡單的信息錄入自動生成靜态頁面,還能具備頻道管理、權限管理、自動抓取等功能,對于一個大型網站來說,擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

  除了門戶和信息發布類型的網站,對于交互性要求很高的社區類型網站來說,盡可能的靜态化也是提高性能的必要手段,将社區内的帖子、文章進行實時的靜态化、有更新的時候再重新靜态化也是大量使用的策略,像Mop的大雜燴就是使用了這樣的策略,網易社區等也是如此。

  同時,html靜态化也是某些緩存策略使用的手段,對于系統中頻繁使用數據庫查詢但是内容更新很小的應用,可以考慮使用html靜态化來實現。比如論壇中論壇的公用設置信息,這些信息目前的主流論壇都可以進行後台管理并且存儲在數據庫中,這些信息其實大量被前台程序調用,但是更新頻率很小,可以考慮将這部分内容進行後台更新的時候進行靜态化,這樣避免了大量的數據庫訪問請求。


2、圖片服務器分離


  大家知道,對于Web服務器來說,不管是Apache、IIS還是其他容器,圖片是最消耗資源的,于是我們有必要将圖片與頁面進行分離,這是基本上大型網站都會采用的策略,他們都有獨立的、甚至很多台的圖片服務器。這樣的架構可以降低提供頁面訪問請求的服務器系統壓力,并且可以保證系統不會因為圖片問題而崩潰。

  在應用服務器和圖片服務器上,可以進行不同的配置優化,比如apache在配置ContentType的時候可以盡量少支持、盡可能少的LoadModule,保證更高的系統消耗和執行效率。


3、數據庫集群、庫表散列


  大型網站都有複雜的應用,這些應用必須使用數據庫,那麼在面對大量訪問的時候,數據庫的瓶頸很快就能顯現出來,這時一台數據庫将很快無法滿足應用,于是我們需要使用數據庫集群或者庫表散列。

  在數據庫集群方面,很多數據庫都有自己的解決方案,Oracle、Sybase等都有很好的方案,常用的MySQL提供的Master/Slave也是類似的方案,您使用了什麼樣的DB,就參考相應的解決方案來實施即可。

  上面提到的數據庫集群由于在架構、成本、擴張性方面都會受到所采用DB類型的限制,于是我們需要從應用程序的角度來考慮改善系統架構,庫表散列是常用并且最有效的解決方案。

  我們在應用程序中安裝業務和應用或者功能模塊将數據庫進行分離,不同的模塊對應不同的數據庫或者表,再按照一定的策略對某個頁面或者功能進行更小的數據庫散列,比如用戶表,按照用戶ID進行表散列,這樣就能夠低成本的提升系統的性能并且有很好的擴展性。

  sohu的論壇就是采用了這樣的架構,将論壇的用戶、設置、帖子等信息進行數據庫分離,然後對帖子、用戶按照闆塊和ID進行散列數據庫和表,最終可以在配置文件中進行簡單的配置便能讓系統随時增加一台低成本的數據庫進來補充系統性能。


4、緩存


  緩存一詞搞技術的都接觸過,很多地方用到緩存。網站架構和網站開發中的緩存也是非常重要。這裡先講述最基本的兩種緩存。高級和分布式的緩存在後面講述。

  架構方面的緩存,對Apache比較熟悉的人都能知道Apache提供了自己的緩存模塊,也可以使用外加的Squid模塊進行緩存,這兩種方式均可以有效的提高Apache的訪問響應能力。

  網站程序開發方面的緩存,Linux上提供的Memory Cache是常用的緩存接口,可以在web開發中使用,比如用Java開發的時候就可以調用MemoryCache對一些數據進行緩存和通訊共享,一些大型社區使用了這樣的架構。另外,在使用web語言開發的時候,各種語言基本都有自己的緩存模塊和方法,PHP有Pear的Cache模塊,Java就更多了,.net不是很熟悉,相信也肯定有。


5、鏡像


  鏡像是大型網站常采用的提高性能和數據安全性的方式,鏡像的技術可以解決不同網絡接入商和地域帶來的用戶訪問速度差異,比如ChinaNet和EduNet之間的差異就促使了很多網站在教育網内搭建鏡像站點,數據進行定時更新或者實時更新。在鏡像的細節技術方面,這裡不闡述太深,有很多專業的現成的解決架構和産品可選。也有廉價的通過軟件實現的思路,比如Linux上的rsync等工具。


6、負載均衡


  負載均衡将是大型網站解決高負荷訪問和大量并發請求采用的高端解決辦法。
  負載均衡技術發展了多年,有很多專業的服務提供商和産品可以選擇,我個人接觸過一些解決方法,其中有兩個架構可以給大家做參考。

(1)、硬件四層交換

  第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息,根據應用區間識别業務流,将整個區間段的業務流分配到合适的應用服務器進行處理。

  第四層交換功能就像是虛IP,指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理服務器基礎上,需要複雜的載量平衡算法。在IP世界,業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定,在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

  在硬件四層交換産品領域,有一些知名的産品可以選擇,比如Alteon、F5等,這些産品很昂貴,但是物有所值,能夠提供非常優秀的性能和很靈活的管理能力。“Yahoo中國”當初接近2000台服務器,隻使用了三、四台Alteon就搞定了。

(2)、軟件四層交換

  大家知道了硬件四層交換機的原理後,基于OSI模型來實現的軟件四層交換也就應運而生,這樣的解決方案實現的原理一緻,不過性能稍差。但是滿足一定量的壓力還是遊刃有餘的,有人說軟件實現方式其實更靈活,處理能力完全看伱配置的熟悉能力。

  軟件四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來解決,LVS就是Linux Virtual Server,他提供了基于心跳線heartbeat的實時災難應對解決方案,提高系統的強壯性,同時可供了靈活的虛拟VIP配置和管理功能,可以同時滿足多種應用需求,這對于分布式的系統來說必不可少。

  一個典型的使用負載均衡的策略就是,在軟件或者硬件四層交換的基礎上搭建squid集群,這種思路在很多大型網站包括搜索引擎上被采用,這樣的架構低成本、高性能還有很強的擴張性,随時往架構裡面增減節點都非常容易。

  對于大型網站來說,前面提到的每個方法可能都會被同時使用到,這裡介紹得比較淺顯,具體實現過程中很多細節還需要大家慢慢熟悉和體會。有時一個很小的squid參數或者apache參數設置,對于系統性能的影響就會很大。


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什麼是CDN? 


   CDN的全稱是内容分發網絡。其目的是通過在現有的Internet中增加一層新的網絡架構,将網站的内容發布到最接近用戶的網絡“邊緣”,使用戶可以就近取得所需的内容,提高用戶訪問網站的響應速度。 

  CDN有别于鏡像,因為它比鏡像更智能,或者可以做這樣一個比喻:CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導流。因而,CDN可以明顯提高Internet網絡中信息流動的效率。從技術上全面解決由于網絡帶寬小、用戶訪問量大、網點分布不均等問題,提高用戶訪問網站的響應速度。 


CDN的類型特點 


   CDN的實現分為三類:鏡像、高速緩存、專線。 


  鏡像站點(Mirror Site),是最常見的,它讓内容直接發布,适用于靜态和準動态的數據同步。但是購買和維護新服務器的費用較高,還必須在各個地區設置鏡像服務器,配備專業技術人員進行管理與維護。對于大型網站來說,更新所用的帶寬成本也大大提高了。 

  高速緩存,成本較低,适用于靜态内容。Internet的統計表明,超過80%的用戶經常訪問的是20%的網站的内容,在這個規律下,緩存服務器可以處理大部分客戶的靜态請求,而原始的服務器隻需處理約20%左右的非緩存請求和動态請求,于是大大加快了客戶請求的響應時間,并降低了原始服務器的負載。 

  CDN服務一般會在全國範圍内的關鍵節點上放置緩存服務器。

  專線,讓用戶直接訪問數據源,可以實現數據的動态同步。 

CDN的實例

  舉個例子來說,當某用戶訪問網站時,網站會利用全球負載均衡技術,将用戶的訪問指向到距離用戶最近的正常工作的緩存服務器上,直接響應用戶的請求。






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