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总之，可伸缩网站架构的核心思路就是通过分拆集群等手段向Web系统中添加各种服务器，为系统提供更多计算、存储、传输能力，这些服务器能有效分担系统访问压力，使Web系统能够支撑更多用户访问、存储更多数据而不至于影响用户体验。 二、使用可伸缩的基础技术产品前面提到，单一服务或者应用需要通过集群的方式提供更强大的计算处理能力。集群即多台服务器部署相同应用或服务构成一个服务器群统一对外提供服务。如果有更多用户访问，需要处理更多并发访问请求的时候，只需要向集群中添加新的服务器即可。这就要求服务或应用本身具有可伸缩性。 1. 通过负载均衡实现应用服务器可伸缩应用服务器一般指部署核心业务逻辑，主要处理用户请求的服务器。应用通常设计成无状态结构，即应用本身不记录用户请求的上下文信息，这样设计的好处是任何用户的任何一次请求都可以交给任何一个应用服务器去处理。实践中，一般通过负载均衡服务器将一组应用服务器构建成一个集群，如图5。图5 通过负载均衡实现应用服务器可伸缩（图片来源《大型网站技术架构：核心原理与案例分析》） 首先在负载均衡服务器上配置所有的应用服务器信息，用户请求先到达负载均衡服务器，负载均衡服务器通过某种负载均衡算法计算得到一个应用服务器的网络地址，然后将请求数据包转发给这个应用服务器，由该服务器完成用户请求处理。如果用户数增加，并发请求超过现有集群的处理能力，只需要在现有应用服务器集群中增加服务器，在负载均衡服务器上增加新的服务器配置信息，部分用户请求就会转发到新增服务器上，实现分担集群访问压力的目的。 负载均衡服务器的实现有很多种，DNS负载均衡、HTTP重定向负载均衡，HTTP转发负载均衡、IP层负载均衡、数据链路层负载均衡等，实践中，中小网站多使用Nginx等反向代理服务器实现HTTP转发负载均衡，而规模稍大以后则基本都使用LVS实现IP层负载均衡或者数据链路层负载均衡。目前越来越多的网站使用云服务部署网站，这些云服务也提供负载均衡服务，背后使用的技术依然是LVS或者HTTP转发。 2. 通过远程分布式缓存实现缓存可伸缩缓存是改善网站性能的最重要手段，一方面缓存使用内存存储数据，可以更快速地响应请求；另一方面大量数据访问请求通过缓存返回，减少数据库压力，进一步改善性能。目前网站中大量使用的缓存服务是Memcached或者Redis。Memcached分布式缓存访问模型如图6。图6 Memcached分布式缓存访问模型 （图片来源《大型网站技术架构：核心原理与案例分析》） 应用程序通过Memcached客户端访问Memcached服务器集群，其中路由算法模块负责根据应用程序输入的KEY计算得到应该访问哪台服务器，然后通过通信模块从对应服务器上读写数据。如果Memecahed集群需要缓存更多数据或者需要提供更高的并发访问，只需要向集群中增加新的服务器，然后修改客户端服务器列表即可应用程序访问到新加的服务器。需要注意的是如果路由算法选择不当，比如使用余数Hash算法，会出现加入一台服务器而导致现有的缓存数据大量访问不能命中的情况，其后果相当于缓存服务器集群整体宕机，给系统带来灾难性后果。目前Memcached主要采用一致性Hash算法，这种算法可以使加入新服务器对现有数据访问影响最小。而Redis通过一种类似虚拟节点的映射算法也可以达到相似的效果。 3. 通过主从复制和分布式数据库实现数据库可伸缩目前各种网站主要使用的关系数据库是MySQL，MySQL支持数据复制功能，使用这个功能可以对数据库进行简单的伸缩。图7为使用数据复制的MySQL集群伸缩性方案。图7 通过主从复制实现简单伸缩性的MySQL集群 （图片来源《大型网站技术架构：核心原理与案例分析》） 在这个方案中，虽然多台服务器部署MySQL实例，但是他们的角色有主从之分，数据写操作都在主服务器上，由主服务器将数据同步到集群中其他从服务器，数据读操作及数据分析等离线操作在从服务器上进行。主从复制只能通过增加有限的几台服务器分担数据库的访问压力，如果数据库需要记录数千万上亿条记录，需要应对每秒数十万次访问压力，那么主从复制是远远不够的。这种情况下，可以考虑使用更具伸缩性的各种NoSQL数据库产品，如HBase等，也可以考虑使用分布式数据库。分布式关系数据库则通过一个代理层将数据分片并经过路由后写入一个关系数据库集群中。除了应用、缓存、数据库，其他的服务，诸如搜索、消息队列等也可以以类似的思路和方案实现集群可伸缩。 三、打造可伸缩的技术团队创业公司刚开始时，通常不过两三个工程师，围绕核心业务，开发一个简单的版本就发布上线开始运营了。随着业务不断发展，服务器数量必定是越来越多、技术越来越复杂，对应的，公司规模也是越来越大，工程师团队越来越多人。一般说来，一家互联网公司能做到上市，工程师团队的人数大概从数百人到数千人不等，技术团队规模和创业时相比扩大数百倍。这就要求必须有效组织工程师团队，打造可伸缩的技术团队，使技术团队的成长和公司业务成长、技术水平进步保持一致。 1. 团队拆分制约一个团队人数规模的主要因素是沟通路径，沟通路径越多，信息传递越慢，传递过程中引入的噪音越多，团队越趋于混乱。一个5人团队，沟通路径是10=(5*4)/2，一个9人团队，沟通路径是36=(9*8)/2，沟通路径随团队规模呈指数级增长。所以当技术团队人数增长到一定规模，和构建可伸缩的Web架构中需要对服务进行拆分一样，需要对团队进行拆分，将一个大团队拆分成几个小团队，使每个小的团队保持一个比较少的人数。团队拆分有两种方案，一种是按职能拆分，前端工程师、后端工程师、测试工程师、运维工程师、数据仓库工程师各种工程师分别构成一个个的小团队，这种拆分的好处是团队结构比较稳定，团队成员都是使用同样技术的“自己人”，团队内部沟通交流更快速高效；带来的问题是开发过程是按照产品和项目组织的，而开发一个产品需要用到前端、后端、测试、运维各种工程师，开发过程会遇到各种跨团队的交流与合作，带来更多的沟通成本。另一种是按照产品和项目拆分，团队围绕产品展开，每个团队内部拥有开发维护一个产品所需的各种技术角色，从开发到测试发布运维都在团队内部搞定，不需要太多跨团队合作，这种拆分也存在一些问题，特别是创业公司早期，产品不稳定，管理层决定要上一个新产品，于是迅速招人开发，但是很多时候产品刚上线不久甚至还没上线，管理层的决定又有变化，产品不做了，团队解散，这种朝令夕改会对技术团队造成较大伤害，所以某些互联网公司特别将“拥抱变化”上升到公司价值观高度，让员工对这种情况做好心理准备。对于公司而言，前一种方案带来的问题是沟通低效、人员冗余、开发进展缓慢；后一种方案带来的问题是员工情绪低落影响士气。显然前一种方案对公司发展影响更大，所以实践中，更多公司采用后一种团队组织方式。为了应对这种方案带来的消极影响，公司会积极组织各种培（xi）训（nao），提供各种员工福利员工关怀，让员工忘记各种不快，投入到下一个产品开发中。不过对创业公司而言，从本质上，员工利益和公司利益是一致的，只有公司活下去、做大做强，所有人才能更好的获益，不过这也要求创业公司尽可能做到决策透明，让所有员工能理解管理层的决定，并自觉维护、执行管理层的决定。 2. 保持敏捷 创业团队白手起家，不但表现在缺资金缺用户缺人才，也表现在缺管理缺标准缺规范，于是采用各种“野路子”的管理手段。但是公司发展到一定规模，这些手段就开始捉襟见肘，出现各种问题，于是公司开始从各种名企外企引入各类『管理人才』，进行规范化管理。不过在这个规范化的过程中，有时候会出现某种矫枉过正，导致公司僵化笨拙，还没成为大公司却得了一堆大公司的病。举两个极端但是真实的例子。某公司要求代码单元测试覆盖率必须达到一定比率，并且写了工具专门扫描工程师提交的代码是否达到要求的单元测试覆盖率，于是就看到有些工程师为getXXX和setXXX方法写测试用例。某公司要求设计阶段必须写设计文档，并提供了设计文档模板，这个模板有一章叫做『数据库设计』，某个项目不需要数据库，因此设计文档不通过评审，为此工程师不得不设计了一个永远不会用到的数据库。某位伟人曾经说过：教条不如狗屎，狗屎可以肥田，教条屁用没有。有些『管理人员』自己不曾在一线实践过，却为一线人员制定各种规章制度，效果可想而知。对创业公司而言，最好的管理不是流程规范，而是最佳实践。某个项目迭代管理做得好，某个项目设计文档写得好，拿来在全公司分享，大家一起学习改进，在实践中提高，产生更好的实践继续分享。从实践中来到实践中去，而不是从PPT来到Word中去。 总结本文限于篇幅，概要描述了Web应用可伸缩架构技术，期望创业公司工程师在创业早期就能明了网站技术发展的一般模式，更好地规划自己公司的技术发展道路。关于网站可伸缩架构的更多技术细节，可以根据这篇文章提到的技术点按图索骥阅读更多资料，更重要的当然是在实践中学习，随着公司逐步壮大，自己也逐渐成长为网站技术方面的卓越人才。期待未来最伟大的互联网公司出现在中国，期待未来最顶尖的互联网技术人才出现在本文的读者当中，祝福大家。分布式系统架构知识(w3tech)　
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