假如說(shuō)1980年代是PC的時(shí)代，1990年代是互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，那么當(dāng)下呢？當(dāng)下是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基本要義，一言以蔽之，就是把手機(jī)與網(wǎng)站相連，每部手機(jī)在網(wǎng)站上都有獨(dú)立的個(gè)人空間，成為手機(jī)的鏡像。
一部小小的手機(jī)里面，可能同時(shí)裝載著數(shù)十個(gè)軟件。而且在同一時(shí)刻，可能好幾個(gè)軟件在同時(shí)運(yùn)行。另外，還得時(shí)刻預(yù)備暫停運(yùn)行，把手機(jī)CPU等資源讓給電話通話等優(yōu)先級(jí)別高的工作。還有，時(shí)刻需要預(yù)備應(yīng)付網(wǎng)絡(luò)連接中斷，手機(jī)電池耗盡等等情況?？傊?，手機(jī)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是做小的藝術(shù)。
移動(dòng)網(wǎng)站的架構(gòu)設(shè)計(jì)，與手機(jī)軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)有著本質(zhì)的不同。假如說(shuō)手機(jī)軟件的特點(diǎn)在于小，那么網(wǎng)站的特點(diǎn)在于大。僅中國(guó)就有幾億手機(jī)用戶，作為服務(wù)于移動(dòng)業(yè)務(wù)的網(wǎng)站，它的質(zhì)量來(lái)自于是否能夠同時(shí)為大規(guī)模并發(fā)用戶提供服務(wù)，是否能夠處理海量數(shù)據(jù)，是否能夠在需要擴(kuò)大網(wǎng)站吞吐量的時(shí)候，只需要增加機(jī)器，而不需要對(duì)網(wǎng)站架構(gòu)做大手術(shù)。這是做大的藝術(shù)。
提到做大規(guī)模網(wǎng)站，大家一定會(huì)想到云計(jì)算，想到Google File System，Chubby， BigTable，MapReduce等等。這些技術(shù)固然很好，但是它們僅僅是構(gòu)成一個(gè)大型網(wǎng)站的技術(shù)要素。實(shí)際構(gòu)建一個(gè)大型網(wǎng)站時(shí)，光知道技術(shù)要素是不夠的，還得明白如何把各個(gè)要素有機(jī)地結(jié)合到一起。
“Flickr 網(wǎng)站架構(gòu)研究”是一篇值得反復(fù)閱讀的好文章。這篇文章不僅對(duì)一個(gè)大型網(wǎng)站的架構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)解剖，逐條梳理，而且行文深進(jìn)淺出。可惜這樣的文章未幾見(jiàn)。關(guān)于大型網(wǎng)站實(shí)例的討論，散落在各處，而且內(nèi)容零散。
學(xué)習(xí)和把握構(gòu)建大型網(wǎng)站的架構(gòu)，需要匯總散落的文章，梳理零散的內(nèi)容。做好這項(xiàng)工作很有意義，但是也比較困難。我們的體會(huì)是，不妨捉住以下幾個(gè)主題，逐個(gè)分析大型網(wǎng)站的實(shí)例，然后橫向比較。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歷來(lái)是麻煩，尤其是需要存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的時(shí)候，往往單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)容量不夠，甚至一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)集群也不夠。常見(jiàn)的解決辦法是分割，譬如按用戶ID把海量數(shù)據(jù)分割成若干塊，每塊存儲(chǔ)到一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)里往。但是分割的做法降低了join操縱的效率。
Google Bigtable的效率如何？好處是什么，缺陷是什么？Bigtable對(duì)什么樣的情景最適用？根據(jù)Bigtable原理實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源軟件，Hadoop/HBase的運(yùn)行效率如何？
用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，通常讀的操縱比寫(xiě)的操縱更頻繁。為了進(jìn)步讀的操縱，不妨把相關(guān)內(nèi)容緩存到內(nèi)存里，減少Disk IO的消耗。
MemCached 最近大熱，Wikipedia， YouTube， Digg， Twitter等等大型網(wǎng)站都在用MemCached作為緩存工具。SquidCache和Varnish等等工具，也與緩存沾邊。Twitter的做法是把MemCached和Varnish結(jié)合起來(lái)，同時(shí)使用。什么樣的內(nèi)容，應(yīng)該用什么樣的緩存工具？不同的工具間如何協(xié)調(diào)？各大網(wǎng)站的實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果，有哪些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)？
有些內(nèi)容，既沒(méi)必要存放在數(shù)據(jù)庫(kù)里，也不適合存放在緩存中，譬如log 和images。在這種情況下，我們需要文件系統(tǒng)。當(dāng)有海量?jī)?nèi)容需要存放在文件系統(tǒng)中時(shí)，我們需要使用分布式文件系統(tǒng)。Google File System對(duì)于什么樣的情景適用，什么樣的情景不適用？分布式文件系統(tǒng)經(jīng)常需要相應(yīng)的鎖機(jī)制，保證并發(fā)的讀寫(xiě)操縱不相互干擾。Chubby有什么好處？什么情形下不適用？
據(jù)說(shuō)MogileFS更適合存儲(chǔ)大量的，但是單體尺寸不大的文件，譬如images。而Google File System更適合存放大尺寸但是數(shù)目未幾的文件。有沒(méi)有可能把小尺寸的多個(gè)文件，合并成一個(gè)大文件，然后存儲(chǔ)到Google File System中往。在這種情況下，比較MogileFS與Google FS的性能，是否有高下之分？
一套工序通常由若干任務(wù)組成。多線程的辦法是由一根線程全權(quán)負(fù)責(zé)整套工序的操縱。另外一個(gè)辦法是把工序斬成幾段，每一段由一根或幾根線程負(fù)責(zé)，這種辦法稱(chēng)為工作臺(tái)。
常見(jiàn)的是多線程的辦法。但是工作臺(tái)的做法有利于集中計(jì)算資源處理繁重的任務(wù)，避免瓶頸的出現(xiàn)。但是缺陷是需要在不同線程之間，傳遞記錄中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)。么樣的情形適適用多線程，什么時(shí)候用工作臺(tái)？
同一個(gè)網(wǎng)站通常會(huì)提供多種服務(wù)，不同的服務(wù)需要調(diào)用不同的業(yè)務(wù)邏輯。有些業(yè)務(wù)邏輯可以在同一臺(tái)服務(wù)器上完成，但是當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜的時(shí)候，需要調(diào)用多臺(tái)服務(wù)器合作完成。不同服務(wù)的受眾對(duì)象不同，流量也不同，不同時(shí)段的流量也不同，同一時(shí)段不同服務(wù)的流量也不同，所以需要?jiǎng)討B(tài)地分配計(jì)算資源。這是 scheduler的工作。
Scheduler給不同服務(wù)器分配工作時(shí)，最簡(jiǎn)單的辦法是啟動(dòng)預(yù)先安裝在該服務(wù)器上的相關(guān)程序。由于不能保證每個(gè)程序都十分完美，當(dāng)一個(gè)程序發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免整個(gè)服務(wù)器因此而崩潰，影響其它工作的正常進(jìn)行。是否需要?jiǎng)佑胿irtual machine，實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同工作之間相互隔盡？
大型網(wǎng)站后臺(tái)系統(tǒng)經(jīng)常由眾多服務(wù)器組成，服務(wù)器與服務(wù)器之間時(shí)不時(shí)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)交換，譬如Web Server解析完用戶請(qǐng)求后，把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給某一臺(tái)App Server，這一臺(tái)App Server完成了部分工作后，把中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一臺(tái)App Server。而第二臺(tái)App Server完成任務(wù)后，整個(gè)工作就結(jié)束了，結(jié)果應(yīng)該返回給Web Server。
題目是如何讓第一臺(tái)App Server如何知道應(yīng)該把中間結(jié)果給第二臺(tái)App Server，而第二臺(tái)App Server又如何知道它的目的地是Web Server？一個(gè)比較有效率的做法，是區(qū)別數(shù)據(jù)流和控制流。Server與Server之間常設(shè)通道，專(zhuān)供控制流使用，傳遞指令往控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。數(shù)據(jù)流不占用控制流通道，只有在需要時(shí)，才建立數(shù)據(jù)流的通道?？刂屏骱蛿?shù)據(jù)流的組織，需要結(jié)合具體的業(yè)務(wù)邏輯，才能優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少帶寬消耗，縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。
網(wǎng)站后臺(tái)各個(gè)部分是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，哪里是瓶頸，哪里空閑。這些都需要實(shí)時(shí)監(jiān)控。不僅及時(shí)避免整個(gè)后臺(tái)系統(tǒng)的崩潰，而且可以分析各個(gè)部分運(yùn)行的規(guī)律，從而找到優(yōu)化系統(tǒng)的途徑。題目是，應(yīng)該選用什么樣的監(jiān)控工具，才能夠盡量減少對(duì)系統(tǒng)程序的干擾，同時(shí)提供有價(jià)值的信息？
通常網(wǎng)站面對(duì)的是形形色色的用戶，盡大多數(shù)用戶的行為是友好的，但是不排除少數(shù)用戶蓄意惡作劇。假如事先沒(méi)有設(shè)計(jì)防范措施，少數(shù)惡意用戶的胡作非為，會(huì)干擾其他用戶享受正常的服務(wù)。
題目是，如何防范并且及時(shí)制止惡意行為的發(fā)生？
不論預(yù)先設(shè)想有多周密，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，總會(huì)碰到這樣那樣的意外情況。譬如敏感詞的出現(xiàn)，往往事先沒(méi)有征兆。所以，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)，應(yīng)該給網(wǎng)管提供必要工具，應(yīng)付突發(fā)事件。
