資深架構(gòu)師如何看待大型網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)

時間：2022-05-29 05:48:01 | 來源：網(wǎng)絡(luò)營銷

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目前，網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于討論網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)實操(術(shù))的文章較多，討論架構(gòu)理念(道)的較少，本文基于幾位資深架構(gòu)師在大型電商網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)方面的一些實踐和思考，和大家聊聊架構(gòu)理念性的東西，希望能夠拋磚引玉，推進(jìn)大家對架構(gòu)的認(rèn)識。

什么是道，什么是術(shù)？道是事物發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律，術(shù)是事物發(fā)展的具體途徑。規(guī)律只有一個，途徑很多，條條大路通羅馬，羅馬是道，大路是術(shù)。道為本，術(shù)為途，如果事先知道羅馬在哪里，那么遍地是路，路路相通。架構(gòu)也是如此，如果能領(lǐng)悟架構(gòu)的本質(zhì)，就不會拘泥于現(xiàn)有的實踐和理論框框，而以最直接的方式解決問題，無招勝有招。

1、架構(gòu)的本質(zhì)

任何系統(tǒng)，自然情況下，都是從有序到無序，這是有科學(xué)依據(jù)的，按照熱力學(xué)第二定律，自然界的一切自發(fā)過程都有方向性，一個孤立系統(tǒng)會由有序變?yōu)闊o序，即它的熵會不斷增加，最終寂滅，但生物可以通過和外界交互，主動進(jìn)行新陳代謝，制造“負(fù)熵”來保證自身有序，繼續(xù)生存。

同樣，一個軟件系統(tǒng)隨著功能越來越多，調(diào)用量急劇增長，整個系統(tǒng)逐漸碎片化，越來越無序，最終無法維護(hù)和擴展，所以系統(tǒng)在一段時間的野蠻生長后，也需要及時干預(yù)，避免越來越無序。

架構(gòu)的本質(zhì)就是對系統(tǒng)進(jìn)行有序化重構(gòu)，不斷減少系統(tǒng)的“熵”，使系統(tǒng)不斷進(jìn)化。

那架構(gòu)是如何實現(xiàn)無序到有序的呢？基本的手段就是分和合，先把系統(tǒng)打散，然后重新組合。

分的過程是把系統(tǒng)拆分為各個子系統(tǒng)/模塊/組件，拆的時候，首先要解決每個組件的定位問題，然后才能劃分彼此的邊界，實現(xiàn)合理的拆分，合就是根據(jù)最終要求，把各個分離的組件有機整合在一起，相對來說，第一步的拆分更難。

拆分的結(jié)果使開發(fā)人員能夠做到業(yè)務(wù)聚焦、技能聚焦，實現(xiàn)開發(fā)敏捷，合的結(jié)果是系統(tǒng)變得柔性，可以因需而變，實現(xiàn)業(yè)務(wù)敏捷。

舉個例子，在Web 1.0時代，一個ASP或JSP頁面里，HTML和腳本代碼混在一起，此時腳本代碼越多，系統(tǒng)越混亂(即熵增加)，最終連開發(fā)者自己都無法理解，此時就需要對系統(tǒng)重新架構(gòu)，辦法是引入view helper模式，分離HTML和腳本，HTML成為view，腳本成為幫助類，然后再簡單整合在一起。

通過重新分和合，整個系統(tǒng)層次清晰，職責(zé)明確，系統(tǒng)的無序度降低，容易擴展，同時不同技能的開發(fā)人員，如UED和程序員，可以負(fù)責(zé)不同部分，有效提高開發(fā)效率。

好的架構(gòu)就像一篇優(yōu)美的散文，形散神不散，表面看無序，實則高度有序。

2、架構(gòu)分類和服務(wù)對象

架構(gòu)一般可分業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)，那么它們分別解決什么問題，服務(wù)于誰呢？我們首先看一個系統(tǒng)落地過程：

對于負(fù)責(zé)開發(fā)的人來說，怕的是業(yè)務(wù)太復(fù)雜，代碼邏輯太亂，超出他能理解的范疇，系統(tǒng)無法維護(hù)，因此開發(fā)的需求是系統(tǒng)整體概念清晰，容易理解，方便擴展。

對于負(fù)責(zé)運行的機器來說，怕的是業(yè)務(wù)并發(fā)量太大，系統(tǒng)核心資源不夠用(如數(shù)據(jù)庫連接)，它希望在業(yè)務(wù)量增加時，系統(tǒng)能夠支持水平擴展，支持硬件容錯(如避免單點故障)。

開發(fā)的痛點主要由業(yè)務(wù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)解決，業(yè)務(wù)架構(gòu)從概念層面幫助開發(fā)理解系統(tǒng)(動態(tài)的包括業(yè)務(wù)流程/節(jié)點/輸入輸出，靜態(tài)的包括業(yè)務(wù)域/業(yè)務(wù)模塊/單據(jù)模型)。

應(yīng)用架構(gòu)從邏輯層面幫助開發(fā)落地系統(tǒng)(應(yīng)用種類/應(yīng)用形式/數(shù)據(jù)交互關(guān)系/交互方式等)，整個系統(tǒng)邏輯上容易理解，最近大家談的比較多的 SOA 即屬于應(yīng)用架構(gòu)的范疇。

機器的痛點主要由技術(shù)架構(gòu)解決，如技術(shù)平臺選型(操作系統(tǒng)/中間件/設(shè)備等)，部署上希望支持多機房，水平擴展，無單點等。

強調(diào)一下，系統(tǒng)是人的系統(tǒng)，架構(gòu)首先是為人服務(wù)的，業(yè)務(wù)概念清晰、應(yīng)用邏輯合理、人好理解是第一位的(即系統(tǒng)有序度高)，現(xiàn)在大家討論更多的是技術(shù)架構(gòu)，如高并發(fā)設(shè)計，分布式事務(wù)處理等，只是因為這個不需要業(yè)務(wù)上下文背景，比較好相互溝通，具體架構(gòu)設(shè)計時，首先要關(guān)注業(yè)務(wù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)，這個架構(gòu)新手要特別注意（具體可查看億企邦《如何搭建垂直門戶網(wǎng)站的內(nèi)容層次架構(gòu)》的相關(guān)介紹）。

3、整體架構(gòu)

真實中的網(wǎng)站架構(gòu)也許并不如此也可以實現(xiàn)高性能，但是高性能的網(wǎng)站莫不過如此，如下圖所示：

（1）、負(fù)載均衡系統(tǒng)

負(fù)載均衡系統(tǒng)分為硬件和軟件兩種。

硬件負(fù)載均衡效率高，但是價格貴，比如F5等。

軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)價格較低或者免費，效率較硬件負(fù)載均衡系統(tǒng)低，不過對于流量一般或稍大些網(wǎng)站來講也足夠使用，比如lvs。

（2）、反向代理系統(tǒng)

目前普遍使用Squid或者nginx，或者Lighttpd，Varish。

這四者又各自有很大的差異。

Squid：主要用來做反向代理，使用內(nèi)存+硬盤。

Nginx：可以反向代理+負(fù)載均衡+WWW解析。

Lighttpd：反向代理能力一般，處理FastCGI比較好，消耗內(nèi)存很小。

Varish：主要做內(nèi)存的反向代理，性能最優(yōu)。

（3）、Web服務(wù)器系統(tǒng)

由Apache負(fù)責(zé)解析PHP內(nèi)容，也可以用Nginx，或者Lighttpd，相對來說Apache比較穩(wěn)定。

（4）、分布式存儲系統(tǒng)

存儲量很大，經(jīng)常會達(dá)到單臺服務(wù)器無法提供的規(guī)模，比如相冊、視頻等應(yīng)用。因此需要專業(yè)的大規(guī)模存儲系統(tǒng)。

（5）、底層服務(wù)系統(tǒng)

根據(jù)各自需要由C/C++開發(fā)設(shè)計供上層CGI調(diào)用。

（6）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

①、使用MySQL數(shù)據(jù)庫，考慮到Web應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫讀多寫少的特點，我們主要對讀數(shù)據(jù)庫做了優(yōu)化，提供專用的讀數(shù)據(jù)庫和寫數(shù)據(jù)庫，在應(yīng)用程序中實現(xiàn)讀操作和寫操作分別訪問不同的數(shù)據(jù)庫。

②、使用同步機制實現(xiàn)快速將主庫(寫庫)的數(shù)據(jù)庫復(fù)制到從庫(讀庫)，一個主庫對應(yīng)多個從庫，主庫數(shù)據(jù)實時同步到從庫。

③、寫數(shù)據(jù)庫有多臺，每臺都可以提供多個應(yīng)用共同使用，這樣可以解決寫庫的性能瓶頸問題和單點故障問題。

4、架構(gòu)師能力模型

架構(gòu)師只做分和合的事情，但綜合能力要求很高，要求內(nèi)外兼修，下得廚房，上得廳堂，下圖通過典型的架構(gòu)方式介紹一個架構(gòu)師的能力要求：

在此基礎(chǔ)上，架構(gòu)師要有技術(shù)的廣度(多領(lǐng)域知識)，又有深度(技術(shù)前瞻)，對主流公司的系統(tǒng)設(shè)計非常了解，知道優(yōu)劣長短，碰到實際問題，很快有多種方案可供評估。

抽象思維是架構(gòu)師最重要的能力，架構(gòu)師要善于把實物概念化并歸類，比如面對一個大型的B2C網(wǎng)站，能夠迅速抽象為采購->運營->前臺搜索->下單->履單這幾大塊，對系統(tǒng)分而治之，庖丁解牛，早已目無全牛。

抽象思維是往高層次的總結(jié)升華，由實到虛，而透過問題看本質(zhì)則是由虛到實，往深層次地挖掘，比如看到一段java代碼，知道它在JVM如何執(zhí)行，一個跨網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，知道數(shù)據(jù)是如何通過各種介質(zhì)到達(dá)目標(biāo)(操作系統(tǒng)內(nèi)核/網(wǎng)卡端口/電磁介質(zhì)等)，透過問題看本質(zhì)使架構(gòu)師能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)底層之真實，系統(tǒng)性端到端地思考問題，識別木桶的短板并解決之。

能落地的架構(gòu)才是好架構(gòu)，良好的溝通能力確保各方對架構(gòu)達(dá)成共識，愿意采取行動，良好的平衡取舍能力確保架構(gòu)在現(xiàn)有資源約束下是最合理的，理想最終照進(jìn)現(xiàn)實（具體可查看億企邦《一個普通網(wǎng)站發(fā)展成大型網(wǎng)站的架構(gòu)演變歷程》的相關(guān)介紹）。

總結(jié)下，架構(gòu)師的能力要求包括：

兼具技術(shù)的廣度(多領(lǐng)域知識)和深度(技術(shù)前瞻)

兼具思維的高度(抽象思維)和深度(問題到本質(zhì))

兼具感性(溝通)和理性(平衡)

5、架構(gòu)境界

架構(gòu)師從境界上由淺到深可以分為四層：第一看山不是山，第二看山是山，第三看山不是山，第四看山是山。

剛接手項目時，對業(yè)務(wù)不了解，時時被業(yè)務(wù)方冒出的術(shù)語弄得一愣一愣的，如果把現(xiàn)有問題比作山，則是橫看成嶺側(cè)成峰，根本摸不透，此時看山不是山。

經(jīng)過業(yè)務(wù)梳理和對系統(tǒng)深入了解，可以設(shè)計出一個?絲的方案，把各個系統(tǒng)串起來，解決當(dāng)前的問題，對當(dāng)前這個山能夠看清楚全貌，此時能夠做到看山是山。

通過進(jìn)一步抽象，發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，原來這個問題是共性的，后續(xù)還會有很多類似問題。設(shè)計上進(jìn)行總結(jié)和升華，得出一個通用的方案，不光能解決當(dāng)前的問題，還可以解決潛在的問題，此時看到的已經(jīng)是問題本質(zhì)，看山不是山。

最后回到問題本身，去除過度的抽象，給出的設(shè)計簡潔明了，增之一分嫌肥，減之一分嫌瘦，既解決當(dāng)前問題，又保留最基本的擴展，此時問題還是那個問題，山還是那個山。

第一境界給不出合適方案，不表。

第二境界的方案只解決表面問題，往往設(shè)計不夠，碰到其它類似問題或者問題稍微變形，系統(tǒng)需要重新做。

第三境界的方案往往過度設(shè)計，太追求通用化會創(chuàng)造出過多抽象，生造概念，理解和實現(xiàn)均困難，此時系統(tǒng)的無序度反而增加，過猶不及。

第四境界的方案，在了解問題本質(zhì)的基礎(chǔ)上，同時考慮現(xiàn)狀，評估未來，不多做，不少做。

佛教講空和色，色即事物現(xiàn)象，空即事物本質(zhì)，從這個意義上說，第一重境界無色無空，第二重境界過色，第三重境界過空，第四重境界站在色和空之間，既色又空，不執(zhí)著于當(dāng)前，不虛無于未來。

不空不色，既空既色，道法自然，本性如來，架構(gòu)之髓也。

億企邦點評：

構(gòu)建大型的商業(yè)網(wǎng)站絕對不可能像構(gòu)建普通的小型網(wǎng)站一樣一蹴而就，需要從嚴(yán)格的軟件工程管理的角度進(jìn)行認(rèn)真規(guī)劃，有步驟有邏輯地進(jìn)行開發(fā)，對于大型網(wǎng)站來說，所采用的技術(shù)涉及面極其廣泛，從硬件到軟件、編程語言、數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器、防火墻等各個領(lǐng)域都有了很高的要求，已經(jīng)不是原來簡單的html靜態(tài)網(wǎng)站所能比擬的，所以要想對自己有所提升，就必須學(xué)會搭建科學(xué)的系統(tǒng)架構(gòu)。