大型网站架构阅读(六)网站架构伸缩性

缺乏、安全感 2024-02-19 13:48 10阅读 0赞

**网站伸缩性设计：**

1.网站的伸缩性：不需要改变网站的软硬件设计，仅仅通过改变部署的服务器就可以扩大或者缩小网站的服务处理能力。

2.分为两类：

一 类是根据功能进行物理分离实现伸缩，

一类是单一功能通过集群实现伸缩。

前者是不同的服务器部署不同的服务，提供不同的功能；后者是集群内的多台服务器部署相同的服务，提供相同的功能。

不同功能根据物理分离实现伸缩：

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每次分离都会有更多的服务器加入网站,使用新增的服务器处理某种特定服务。事实上,通过物理上分离不同的网站功能,实现网站伸缩性的手段,不仅可以用在网站发展早期,而且可以在网站发展的任何阶段使用。具体又可分成如下两种情况。纵向分离(分层后分离):将业务处理流程上的不同部分分离部署,实现系统伸缩性,如图所示。

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横向分离(业务分割后分离):将不同的业务模块分离部署,实现系统伸缩性,如图所示。

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横向分离的粒度可以非常小,甚至可以一个关键网页部署一个独立服务,比如对于电商网站非常重要的产品详情页面,商铺页面,搜索列表页面,每个页面都可以独立部署,专门维护.

**应用服务器伸缩性设计：**

HTTP重定向负载均衡：

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Http重定向服务器是一台普通的应用服务器，其唯一的功能是根据用户的HTTP请求计算一台真实的web服务器地址，  
并将该web服务器地址写入到HTTP重定向响应中（响应状态302）返回给用户浏览器。  
缺点：浏览器需要两次请求服务器才能完成一次访问，性能较差；重定向服务器自身的处理能力有可能成为瓶颈，整个集群的伸缩性规模有限；使用HTTP302响应码冲定向，有可能是搜索引擎判断味seo作弊，降低搜索排名。

DND域名解析负载均衡：

利用DNS处理域名解析请求的同时进行负载均衡的一种方案。

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在DNS服务器中配置多个A记录, 如:www.mysite.comnA14.10080.1www.mysite.comInA114.100.80.2www.mysite.comInA114.100.80.3.每次域名解析请求

都会根据负载均衡算法计算一个不同的iP地址返回,这样A记录中配置的多个服务器就构成一个集群,并可以实现负载均衡。

DNS域名解析负载均衡的优点是将负载均衡的工作转交给DNS,省掉了网站管理维护负载均衡服务器的麻烦,同时许多DNS还支持基于地理位置的域名解析,即会将域名解析成距离用户地理最近的一个服务器地址,这样可加快用户访问速度,改善性能。但是DNS域名解析负载均衡也有缺点,就是目前的DNS是多级解析,每一级DNS都可能缓存A记录,当下线某台服务器后,即使修改了DNS的A记录,要使其生效也需要较长时间,这段时间,DNS依然会将域名解析到已经下线的服务器,导致用户访问失败;而且DNS负载均衡的控制权在域名服务商那里,网站无法对其做更多改善和更强大的管理。

事实上,大型网站总是部分使用DNS域名解析,利用域名解析作为第一级负载均衡手段,即域名解析得到的一组服务器并不是实际提供web服务的物理服务器,而是同样提供负载均衡服务的内部服务器,这组内部负载均衡服务器再进行负载均衡,将请求分发到真实的Web服务器上。

反向代理负载均衡：

如Nginx

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IP负载均衡：

在网络层通过修改请求目标地址进行负载均衡 .

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzU0OTU3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

用户请求数据包到达负载均衡服务器114.100.80.10后,负载均衡服务器在操作系统内核进程获取网络数据包,根据负载均衡算法计算得到一台真实Web服务器1000.1,然后将数据目的IP地址修改为10.0.0.1,不需要通过用户进程处理。真实Web应用服务器处理完成后,响应数据包回到负载均衡服务器,负载均衡服务器再将数据包源地址修改为自身的IP地址(114100.80.10)发送给用户浏览器。

这里的关键在于真实物理web服务器响应数据包如何返回给负载均衡服务器。一种方案是负载均衡服务器在修改目的IP地址的同时修改源地址,将数据包源地址设为自身IP,即源地址转换(SNAT),这样web服务器的响应会再回到负载均衡服务器;另一种方案是将负载均衡服务器同时所谓真是物理服务器集群的网关服务，这样的响应的数据都会达到负载均衡服务器。

**IP负载均衡在内核进程完成数据分发,较反向代理负载均衡**(在应用程序中分发数据)有更好的处理性能。但是由于所有请求响应都需要经过负载均衡服务器,集群的最大响应数据吞吐量不得不受制于负载均衡服务器网卡带宽。

数据链路层负载均衡：

在通信协议的数据链路层修改mac地址进行负载均衡  
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LVS linux平台上最好的链路层负载均衡开源产品

负载均衡算法： 参照nginx官方文档

负载均衡服务器的实现分为两个部分：  
  
1.根据负载均衡算法和web服务器列表计算得到集群中一台web服务器地址。  
2.将请求数据发送到该地址对应的web服务器上。  
  
 轮询( Round robin,RR)  
所有请求被依次分发到每台应用服务器上,即每台服务器需要处理的请求数目都 同,适合于所有服务器硬件都相同的场景。  
加权轮询( Weighted Round Robin,wRR)  
根据应用服务器硬件性能的情况,在轮询的基础上,按照配置的权重将请求分发到每个服务器,高性能的服务器能分配更多请求。  
随机( Random)  
请求被随机分配到各个应用服务器,在许多场合下,这种方案都很简单实用,因为好的随机数本身就很均衡。即使应用服务器硬件配置不同,也可以使用加权随机算法。  
最少连接( Least Connections)  
记录每个应用服务器正在处理的连接数(请求数),将新到的请求分发到最少连接的服务器上,应该说,这是最符合负载均衡定义的算法。同样,最少连接算法也可以实现加权最少连接。

源地址散列( Source Hashing)  
根据请求来源的P地址进行Hash计算,得到应用服务器,这样来自同一个IP地址的请求总在同一个服务器上处理,该请求的上下文信息可以存储在这台服务器上,在个会话周期内重复使用,从而实现会话黏滞。

**分布式缓存集群伸缩性设计：**

Nosql分布式缓存集群的访问模式  
  
分布式缓存的一致性Hash算法

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具体算法过程为:先构造一个长度为0-232的整数环(这个环被称作一致性Hash环),根据节点名称的Hash值(其分布范围同样为0-232)将缓存服务器节点放置在这个Hash环上。然后根据需要缓存的数据的KEY值计算得到其Hash值(其分布范围也同样为0-2),然后在Hash环上顺时针查找距离这个KEY的Hash值最近的缓存服务器节点,完成KEY到服务器的Hash映射查找。

具体参考： [http://www.zsythink.net/archives/1182][http_www.zsythink.net_archives_1182]

**数据库存储服务器集群的伸缩性设计：**

关系型数据库集群到的伸缩性

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