Category: 云计算

大型网站系统架构的演化

一个成熟的大型网站(如淘宝、京东等)的系统架构并不是开始设计就具备完整的高性能、高可用、安全等特性,
它总是随着用户量的增加,业务功能的扩展逐渐演变完善的,在这个过程中,开发模式、技术架构、设计思想也发生了很大的变化,就连技术人员也从几个人发展到一个部门甚至一条产品线。
所以成熟的系统架构是随业务扩展而完善出来的,并不是一蹴而就;不同业务特征的系统,会有各自的侧重点,
例如淘宝,要解决海量的商品信息的搜索、下单、支付,
例如腾讯,要解决数亿的用户实时消息传输,
例如百度,它要处理海量的搜索请求,他们都有各自的业务特性,系统架构也有所不同。
尽管如此我们也可以从这些不同的网站背景下,找出其中共用的技术,这些技术和手段可以广泛运行在大型网站系统的架构中,下面就通过介绍大型网站系统的演化过程,来认识这些技术和手段。

一、最开始的网站架构

最初的架构,应用程序、数据库、文件都部署在一台服务器上,如图:
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二、应用、数据、文件分离

随着业务的扩展,一台服务器已经不能满足性能需求,故将应用程序、数据库、文件各自部署在独立的服务器上,并且根据服务器的用途配置不同的硬件,达到最佳的性能效果。
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三、利用缓存改善网站性能

在硬件优化性能的同时,同时也通过软件进行性能优化,在大部分的网站系统中,都会利用缓存技术改善系统的性能,使用缓存主要源于热点数据的存在,大部分网站访问都遵循28原则(即80%的访问请求,最终落在20%的数据上),所以我们可以对热点数据进行缓存,减少这些数据的访问路径,提高用户体验。
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缓存实现常见的方式是本地缓存、分布式缓存。当然还有CDN、反向代理等,这个后面再讲。本地缓存,顾名思义是将数据缓存在应用服务器本地,可以存在内存中,也可以存在文件,OSCache就是常用的本地缓存组件。本地缓存的特点是速度快,但因为本地空间有限所以缓存数据量也有限。分布式缓存的特点是,可以缓存海量的数据,并且扩展非常容易,在门户类网站中常常被使用,速度按理没有本地缓存快,常用的分布式缓存是Memcached、Redis。

四、使用集群改善应用服务器性能

应用服务器作为网站的入口,会承担大量的请求,我们往往通过应用服务器集群来分担请求数。应用服务器前面部署负载均衡服务器调度用户请求,根据分发策略将请求分发到多个应用服务器节点。
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常用的负载均衡技术硬件的有F5,价格比较贵,软件的有LVS、Nginx、HAProxy。LVS是四层负载均衡,根据目标地址和端口选择内部服务器,Nginx是七层负载均衡和HAProxy支持四层、七层负载均衡,可以根据报文内容选择内部服务器,因此LVS分发路径优于Nginx和HAProxy,性能要高些,而Nginx和HAProxy则更具配置性,如可以用来做动静分离(根据请求报文特征,选择静态资源服务器还是应用服务器)。

五、数据库读写分离和分库分表

随着用户量的增加,数据库成为最大的瓶颈,改善数据库性能常用的手段是进行读写分离以及分表,读写分离顾名思义就是将数据库分为读库和写库,通过主备功能实现数据同步。分库分表则分为水平切分和垂直切分,水平切换则是对一个数据库特大的表进行拆分,例如用户表。垂直切分则是根据业务不同来切换,如用户业务、商品业务相关的表放在不同的数据库中。
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六、使用CDN和反向代理提高网站性能

假如我们的服务器都部署在成都的机房,对于四川的用户来说访问是较快的,而对于北京的用户访问是较慢的,这是由于四川和北京分别属于电信和联通的不同发达地区,北京用户访问需要通过互联路由器经过较长的路径才能访问到成都的服务器,返回路径也一样,所以数据传输时间比较长。对于这种情况,常常使用CDN解决,CDN将数据内容缓存到运营商的机房,用户访问时先从最近的运营商获取数据,这样大大减少了网络访问的路径。比较专业的CDN运营商有蓝汛、网宿。

而反向代理,则是部署在网站的机房,当用户请求达到时首先访问反向代理服务器,反向代理服务器将缓存的数据返回给用户,如果没有没有缓存数据才会继续走应用服务器获取,也减少了获取数据的成本。反向代理有Squid,Nginx。
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七、使用分布式文件系统

用户一天天增加,业务量越来越大,产生的文件越来越多,单台的文件服务器已经不能满足需求。需要分布式的文件系统支撑。常用的分布式文件系统有NFS。
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八、使用NoSql和搜索引擎

对于海量数据的查询,我们使用nosql数据库加上搜索引擎可以达到更好的性能。并不是所有的数据都要放在关系型数据中。常用的NOSQL有mongodb和redis,搜索引擎有lucene。
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九、将应用服务器进行业务拆分

随着业务进一步扩展,应用程序变得非常臃肿,这时我们需要将应用程序进行业务拆分,如百度分为新闻、网页、图片等业务。每个业务应用负责相对独立的业务运作。业务之间通过消息进行通信或者同享数据库来实现。
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十、搭建分布式服务

这时我们发现各个业务应用都会使用到一些基本的业务服务,例如用户服务、订单服务、支付服务、安全服务,这些服务是支撑各业务应用的基本要素。我们将这些服务抽取出来利用分部式服务框架搭建分布式服务。淘宝的Dubbo是一个不错的选择。
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文章来源:http://www.cnblogs.com/leefreeman/p/3993449.html

示例浅谈PHP开发手机APP接口,即API开发

API(Application Programming Interface,应用程序接口)架构,已经成为目前互联网产品开发中常见的软件架构模式,并且诞生很多专门API服务的公司,如:聚合数据百度APIStore

作为最流行的服务端语言PHP(PHP: Hypertext Preprocessor),在开发API方面,是很简单且极具优势的
这篇文章写给不太了解PHP开发API接口的开发者

一、先简单回答两个问题

1、PHP 可以开发客户端吗?
答:正确的回答是,不适合,因为PHP是服务端脚本语言,负责 B/S或C/S 架构的S部分,即:Server端的开发。(别去纠结 GTK、WinBinder了)

2、为什么选择 PHP 作为开发服务端的首选?
答:跨平台(可以运行在UNIX、LINUX、WINDOWS、Mac OS下)、低消耗(PHP消耗相当少的系统资源)、运行效率高(相对而言)、MySQL的完美搭档,本身是免费开源的,……

二、如何使用 PHP 开发 API 呢?

有兴趣细研究的,可以先看看百科介绍:
http://baike.baidu.com/item/api/10154

百科写的比较泛,嫌文字多?好吧,那就不看了,先了解下 API 是什么鬼
1、API 比开发 WEB 更简洁,但可能逻辑更复杂,API 只返回结果,也就是只完成数据输出,不呈现页面
2、WEB 开发,更多的是 GET 和 POST 请求,API 还有 PUT、DELETE 请求
3、和 WEB 开发一样,首先需要一些相关的参数,这些参数,都会由客户端传过来,也许是 GET 也许是 POST,这个需要开发团队相互之间约定好,或者制定统一规范
4、有了参数,根据应用需求,完成数据处理,例如:获取用户信息、发朋友圈、发消息、一局游戏结束数据提交等等
5、数据逻辑处理完之后,返回客户端所需要用到的相关数据,例如:用户信息数组、朋友圈列表、消息状态、游戏结果数据等等,那数据是怎么返给客户端呢?常见有XML、JSON,设置相应的header并把要返回的数据直接打印出来即可
6、客户端获取到你返回的数据后,在客户端本地和用户进行交互

所以我们大概知道,API 其实不存在Web领域的 MVC 架构模式,若要分层的,API 也只有 M 和 C 两层,当然,后端可能会有更加复杂的架构!

通过下面一个HTTP协议的API实例来理解PHP怎么开发API:

<?php
/**
 * 比较标准的接口输出函数
 * @param string  $info 消息
 * @param integer $code 接口错误码,很关键的参数
 * @param array   $data 附加数据
 * $param string  $location 重定向
 * @return array
 */
function var_json($info = '', $code = 10000, $data = array(), $location = '') {
    $out['code'] = $code ?: 0;
    $out['info'] = $info ?: ($out['code'] ? 'error' : 'success');
    $out['data'] = $data ?: array();
    $out['location'] = $location;
    header('Content-Type: application/json; charset=utf-8');
    echo json_encode($out, JSON_HEX_TAG);
    exit(0);
}

$a = empty($_GET['a']) ? '' : $_GET['a'];
$qq = empty($_GET['qq']) ? 0 : intval($_GET['qq']);

//假设这是数据源,如MySQL
$data = array();
$data[979136] = array('qq'=>979136, 'vip'=>5,'level'=>128, 'reg_time'=>1376523234, 'qb'=>300);
$data[979137] = array('qq'=>979137, 'vip'=>8,'level'=>101, 'reg_time'=>1377123144, 'qb'=>300);

preg_match('/^[a-zA-Z]+$/', $a) || var_json('非法调用');
isset($data[$qq]) || var_json('用户不存在', 100001);

switch ($a) {
    //获取用户基本信息
    case 'info': 
        //你的更多业务逻辑 ...
        var_json('success', 0, $data[$qq]);
        break;
    //获取动态消息
    case 'message':
        var_json('您正在调用动态消息接口', 0);
        break;
    //获取好友列表
    case 'friends':
        var_json('你正在调用好友列表接口', 0);
        break;
    default:
        var_json('非法调用');
}

把它部署到服务器之后,任何语言都可以通过HTTP协议调用诸如下面的URL接口:
http://demo.979137.com/api/test/user.php
http://demo.979137.com/api/test/user.php?a=info&qq=979137&ticket=test
http://demo.979137.com/api/test/user.php?a=info&qq=979138&ticket=test
http://demo.979137.com/api/test/user.php?a=friends&qq=979137&ticket=test
http://demo.979137.com/api/test/user.php?a=fuck&qq=979137&ticket=test

接口输出示例,返回的是一串json:

{
    "code": 0,
    "info": "success",
    "data": {
        "qq": 979137,
        "vip": 8,
        "level": 101,
        "reg_time": 1377123144,
        "qb": 300
    },
    "location": ""
}

json具有很强的跨平台性,几乎每种开发语言都可以直接解析,下面是一个PHP作为客户端调用的示例:

<?php
header('Content-type:text/html;charset=utf-8');
$url = "http://demo.979137.com/api/test/user.php
$arg = array(
    'a'  => 'info',
    'qq' => '979137',
);
$query_string = http_build_query($arg);
$ch = curl_init($url.'?'.$query_string);
curl_setopt($ch, CURLOPT_HTTP_VERSION , CURL_HTTP_VERSION_1_1);
curl_setopt($ch, CURLOPT_USERAGENT , 'QQ_Mobile_V5.5');
curl_setopt($ch, CURLOPT_CONNECTTIMEOUT , 60 );
curl_setopt($ch, CURLOPT_TIMEOUT , 60);
curl_setopt($ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER , true);
curl_setopt($ch, CURLOPT_FOLLOWLOCATION, true);
$response = curl_exec($ch);
$httpcode = curl_getinfo($ch , CURLINFO_HTTP_CODE);
curl_close($ch);
if ($response === false) {
    var_dump(curl_error($ch));
} elseif ($httpcode != 200) {
    var_dump($httpcode, '接口请求失败');
} else {
    $ret = json_decode($response, true);
    var_dump($ret);
}

页面输出结果:

array(4) {
    [“code”]=>int(0)
    [“info”]=>string(7) “success”
    [“data”]=>
    array(5) {
        [“qq”]=>int(979137)
        [“vip”]=>int(8)
        [“level”]=>int(101)
        [“reg_time”]=>int(1377123144)
        [“qb”]=>int(300)
    }
    [“location”]=>string(0) “”
}

实际业务中,就是拿到了接口返回的数据之后,结合自身的业务为用户提供服务!

三、实际项目中,我们在开发 API 时应该注意的几个点(仅供参考)

1、单文件实现多接口的形式有很多种,例如:if..elseif.. 或 switch 或 很多框架里用到的统一入口通过调用类函数体
2、数据输出建议使用json,json具有很强的跨平台性,大多编程语言都支持json解析,json正在逐步取代xml,成为网络数据的通用格式
3、为了保证接口安全,一定要加入鉴权体系
4、对于线上的API,务必关闭所有错误显示同时把错误写到日志里,PHP中可以通过 error_reporting(0) 屏蔽所有错误
这样做的目的,一方面是保护接口安全,防止输出不该打印的错误信息
另一方面是保证输出的是正确的数据格式,如json,假如不是标准的json格式,客户端在解析时就会出错,由此影响客户端的正常运转
PS:我们平时在使用手机APP时,手机会闪退,多半是这个原因,即接口调用异常
5、开发 API 和 WEB 有一定的区别,如果是 WEB 的话,如果程序写的有问题,比如有个notice 或 warning 级别的错误,在 WEB 里可能不会有什么问题,也许就只是导致 WEB 的某个部分错位或乱码。但如果是 API,就会严重调用的客户端了,如果是手机APP,那闪推啥的,是必然的,如果同样也是Web调用,也可能会出现 Server Error 了
6、一定要重点考虑稳定性和响应速度,因为我们在使用手机APP时,都不希望APP经常闪推、而且希望应用很流畅

话说,牛逼的架构,一般都有自己的 API 框架!

这里给 ThinkPHP 打个广告:
目前 ThinkPHP 5ThinkPHP 家族的一个颠覆性重构版本,Slogan:为 API 而生

再扯一下腾讯、微博、淘宝等这些个开放平台吧,
它们所谓的开放,其实就是给开发者提供一系列的API,开发者根据他们提供的技术文档,按规定的调用方法,调它们提供的接口,你就可以获取到他们的相关信息,
例如:QQ用户基本信息、微博登录、淘宝店铺、商品消息等等。然后开发者再根据这些数据,在你的应用里完成交互。
另外,我们常用的 Ajax 其实也是 API 调用的一种体现形式

微信公众号:程序员到架构师

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