互聯網架構的變遷

互聯網的架構是不斷變化的，大致可分為三個時代：單機時代，集群時代，分散式時代。

一、單機時代

• 優點：簡單快速，易於開發，易於測試，易於部署
• 缺點：只適合早期項目，變大後不易維護，且存在單點，升級需要停服

• 優點：結構簡單，分工明確，分層測試、
• 缺點：擴展性差，迭代開發效率低，有時候層次過多導致流程複雜。

• 優點：資源分散，提高不同服務對硬體的利用率，方便維護
• 缺點：增加了資源消耗和網路開銷，同時還存在單點

服務端緩存又可以分為本地緩存和遠程緩存，各有優劣，本地緩存訪問速度快，但數據量有限，而且後續集群化不方便共享；遠程緩存可以共享，可以集群，容量不受限制，但要注意緩存更新的問題。

• 優點：簡單有效，減少對 DB 的查詢
• 缺點：增加邏輯判斷，不適合存儲大對象，此架構同樣有單點、、

• 優點：降低資料庫單台壓力，從機的數量可以靈活變更
• 缺點：架構開始變得複雜，維護難度加大

二、集群時代

單機時代最大的問題，就是整個架構都存在單點。解決單點問題

• 優點：去除應用層單點，可用性得到保證，性能有所提高
• 缺點：這時要注意應用之間的一致性問題，比如對緩存的訪問，對Session的存儲

動靜分離是讓動態網站里的動態網頁，根據一定規則把不變的資源和經常變的資源區分開來，動靜資源做好了拆分以後，我們還可以根據靜態資源的特點將其做緩存操作，以加快響應速度。

• 優點：減輕應用伺服器壓力，緩存靜態文件，加快響應速度，前後端分離，開發可以並行。
• 缺點：靜態文件緩存更新失效問題，前後端溝通成本提高

內容分發網路（Content Delivery Network，簡稱 CDN），可以進一步加快網站響應，其原理是將源內容同步到全國各邊緣節點，配合精準的調度系統，將用戶的請求分配至最適合他的節點，使用戶可以以最快的速度取得他所需的內容。

• 優點：解決網路帶寬小、用戶訪問量大、網點分布不均等問題，提高用戶訪問的響應速度，減輕應用負載壓力。
• 缺點：顯然成本上去了，CDN服務一般是按流量計費，同時也存在靜態文件緩存更新失效問題。

當中型網站繼續向大型網站演進，最終的目標是要保證「三高」：高並發、高性能、高可用。以上架構基本可以滿足性能需求，接下來更多的是關注高可用，確保無單點。此時，就要對關鍵的服務，做冗餘集群負載。理想情況下，我們將以下服務/應用都集群化：資料庫服務集群，文件服務集群，緩存服務集群，應用服務集群，負載均衡調度器集群，靜態內容服務集群，CDN伺服器集群。

• 優點：去單點，高可用
• 缺點：數據有狀態問題、數據一致性問題，資源成本、人力維護成本都上去了。

三、分散式時代

集群只是堆機器，但隨著大數據時代的來臨，人們對架構做出了更高的要求。

1）應用拆分

集群的架構雖有分層，但還是集中式的。但隨著業務越來越負載，拆分勢在必行。

• 優點：應用解耦，分拆團隊負責，分而治之
• 缺點：架構變複雜

應用拆分之後，還伴隨著一個相互依賴、公共模塊的問題，特別是依賴於相同的邏輯或功能代碼。這時就可以考慮將這些共用的服務提取出來，獨立部署，統一治理，提高重用度，這就是面向服務的架構（service-oriented architecture，縮寫 SOA）了。

2）消息隊列

應用拆分、服務獨立部署之後，還是會出現一些通信或依賴問題，這時就可以引入消息隊列，提高吞吐量。

• 優點：非同步、解耦，提高吞吐量
• 缺點：消息消費延遲等問題

3）數據分庫

應用拆分之後，DB分庫理所當然，否則多個應用連接在單個資料庫上，連接數、QPS、TPS、I/O處理能力都非常有限。

• 優點：DB分壓，降低耦合
• 缺點：數據訪問模塊冗餘、複雜

4）微服務架構

微服務架構由多個微小服務構成，每個服務就是一個獨立的可部署單元或組件，它們是分散式的，相互解耦的，通過輕量級遠程通信協議（比如REST）來交互，每個服務可以使用不同的資料庫，而且是語言無關性的。它的特徵是彼此獨立、微小、輕量、松耦合，又能方便的組合和重構。

• 優點：擴展性好，服務之間耦合性低，服務間相互獨立，容易部署，易於開發，方便測試每一個服務
• 缺點：容易過度關注服務的大小，可能拆分的很細，導致系統依賴於大量的微服務，而服務之間的相互通信也會變得複雜，系統集成複雜度增加，很難實現原子性操作。

微服務之所以這麼火，另一個原因是因為 Docker 的出現，它讓微服務有一個非常完美的運行環境，Docker 的獨立性和細粒度非常匹配微服務的理念，Docker的優秀性能和豐富的管理工具，讓大家對微服務有了一定的信息，概括來說 Docker 有如下四點適合微服務：

• 獨立性：一個容器就是一個完整的執行環境，不依賴外部任何的東西。
• 細粒度：一台物理機器可以同時運行成百上千個容器。其計算粒度足夠的小。
• 快速創建和銷毀：容器可以在秒級進行創建和銷毀，非常適合服務的快速構建和重組。
• 完善的管理工具：數量眾多的容器編排管理工具，能夠快速的實現服務的組合和調度

最後要說的是，好的架構不是設計出來的，而是在實踐中探索出來的。

參考資料：

http://ks.netease.com/blog?id=6040

《架構漫談》（王概凱著）

OReilly 免費出版的小冊子《Software Architecture Patterns》