互联网系统架构的挑战和变迁

互联网架构的新特点

互联网之前也有系统架构,但是由于互联网主要是toC的业务,这就带来了互联网对系统架构的新挑战。

  1. 高并发,大流量
    以银行为例,之前,即使规模再大,终端也就是几万个柜台机器,这样带来的并发再几百几千。但现在同样是银行,终端除了柜台机器,还有手机终端,有甚至上亿的用户,因此,并发会高很多。
  2. 高可用
    柜台是终端,银行下班,就很少有人使用系统了,可用停机维护、上线。但是,现在每时每刻都可能有用户访问,需要提供7 * 24 小时不间断服务
  3. 海量数据
    需要存储和管理海量数据,比如百度、google收录的网页有百亿级别。
  4. 用户分布广泛,网络情况复杂
  5. 安全环境恶劣
    由于互联网的开发性,使得网站很容易收到来自各方的攻击
  6. 需求快速变更,发布频繁
    为了快速适应市场,产品迭代发布速度比传统软件快很多。有些产品每周都有发布,有时候甚至每天发布几次。
  7. 渐进式发展
    传统软件系统,一开始规划好了全部的功能和非功能需求。互联网都是从小网站开始,渐进发展起来。

高并发的应对方案

可以通过2个方向应对高并发

  1. 垂直伸缩
    垂直伸缩是用更强大的服务器实现处理更高的并发,即,通过升级硬件提高性能。
    这种方案不需要改变应用架构,但是,成本高,且达到某个程度之后,成本增加和性能增加不是线性关系;有物理极限;操作系统和应用程序有极限。
  2. 水平伸缩
    水平伸缩通过增加硬件的方式,提升性能。
    这种方案没有单台服务器的极限,理论上添加服务器的个数是没有极限的。比如,google大约有200w台服务器。

在早期,垂直伸缩是有优势的,因为不需要修改现有软件,增加成本升级硬件,就有更好的性能。但后期,随着需要的算力越来越大,水平伸缩则更有优势。


架构演进的各个阶段

PS:从各个架构的演进中,总结出的一些相通点。
最简单的互联网应用架构
应用程序+文件+数据库,在一台服务器上即可实现,但仅可以供少量人使用。

最简单的应用架构

应用数据分离
随着用户的增多,一台服务器已经不能满足需求,需要增加资源,将数据库、文件系统、应用程序 分别部署到单独服务器上。

使用缓存改善性能
当用户量进一步增多,通常,首先是读的压力到达瓶颈。因此需要使用缓存,减少数据库读压力。

缓存改善性能

增加应用服务器
当单台应用服务器的请求处理能力无法满足时,将应用服务器改为应用服务器集群,并在前面,加上负载均衡,将请求分发到各个应用服务器上。
数据库读写分离

当缓存也无法缓解读压力时,最终压力会到数据库。对数据库做读写分离,增加数据库可以处理的数据量,也增加系统的可用性。
其实,一般都是数据库上最脆弱的地方。为了增加数据库处理能力,数据库除了主从复制,还可以主主复制,一主多从复制。

反向代理+cdn


cdn是为近距离用户增加缓存服务器。静态资源,如图片、js占用大量带宽,但其实这些资源不是一定要放在服务器上。热门静态资源,放到cdn服务器上,既减小应用服务器压力,也加快了用户的访问速度。
反向代理服务器,提供缓存和内部网络上服务器资源的转发。cdn无资源,请求反向代理,反向代理有则返回给cdn,没有的话就发送负载均衡请求资源。
真实环境中,大量流量、请求都是通过cdn返回。
当架构到这一步,一般可以支持千万级别用户。

分布式数据库、分布式文件系统
数据库是整个系统相对来说最脆弱的部分。当主从复制,解决不了写的问题时,需要使用分布式数据库。
对数据分片,比如,10亿用户拆分成100表,分100片,每一片存储在1个服务上,每个表1000w。据此,来增加数据库性能。
文件系统,同理,使用分布式小文件系统。

使用NoSQL和搜索引擎
数据量的进一步增打,通过数据库查找改为通过搜索引擎查找。
对于没有事务性要求的数据,通过NoSQL查找和存储。

业务拆分
每个页面和功能都可以单独拆出来。通过url配合,或通过消息队列传递消息。

微服务及中台化
若公共的服务,依赖同一个组件,每次依赖都获取数据包,各个产品线各自修改维护,导致代码不同步,也导致公共组件无法及时更新。
创建中台,复用公共能力,使系统更加统一。且当建立一个新系统时,复用中台,也可以实现快速开发,及新系统可用性更高。

大数据和智能化
个性化推荐等,让互联网架构围绕大数据智能化展开

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,616评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,020评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,078评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,040评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,154评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,265评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,298评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,072评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,491评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,795评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,970评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,654评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,272评论 3 318
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,985评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,223评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,815评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,852评论 2 351