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　　互联网在变 ，架构也在变。架构的变迁亦是互联网的变迁 。

　　作甚 架构？往大了说，宇宙有架构，社会有架构；往小了说 ，构筑 要有架构，软件要有架构；说玄乎一点，它由分工而来，回归团体 而去；往实际 了说 ，架构的核心 就是为了办理 题目 ，包罗 业务的题目 、人的题目 。

　　驻足 互联网行业，架构通常指的是技能 架构 ，更具体 一点的说是体系 架构、软件架构，大概 是最常见的网站架构。

　　本文就来探究 一下互联网期间 ，技能 架构的演进过程及其优缺点 。

　　为了方便表述 ，我姑且把互联网的架构演进过程分为三个期间 ：单机期间 、集群期间 和分布式期间 。三个期间 并非按照时间发展次序 分列 ，更多的是由团队或产物 所处的时期来决定。

　　单机期间

　　互联网早期，比如 某个产物 团队初创之时 ，资源有限，人力不敷 ，为了快速开辟 一个产物 ，或上线一个网站，单机每每 是一个不错的选择。此时会将应用程序 、文件服务、数据库服务等资源会合 在一台 Server 上 。此中 应用程序通常团体 打包和摆设 ，具体 格式依靠 于应用的语言和框架，比方 Java 的 WAR 文件、Rails 的目次 文件 ，此种架构通常称为单体架构。

　　单体架构

　　其体系 架构图每每 长这个样子：

　　图-1: 单机期间 -ALL IN ONE

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　　长处 ：如上文所述，简单 快速，易于开辟 ，易于测试，易于摆设

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　　缺点：也非常明显 ，只得当 早期项目 ，变大后不易维护，且存在单点，升级必要 停服

　　分层架构

　　明眼人会发现 ，此时的应用程序架构显得紊乱 无章。在早期的 Web 开辟 中大概 存在，比如 利用 JSP+JDBC，ASP+ADO ，这显然不是一个友爱 的标准 架构，于是分层架构应运而生 。

　　分层架构如下图所示，一样平常 分为表现 层（presentation）、业务层（business） 、长期 层（persistence）和数据库（database）。这着实 也是最常见的 MVC 架构。

图-2: 单机期间 -软件架构-分层架构

　　改造之后的体系 架构图如下：

　　图-3: 单机期间 -分层架构

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　　长处 ：布局 简单 ，分工明白 ，分层测试，假如 你不知道用什么软件架构时，保举 用它

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　　缺点：扩展性差 ，迭代开辟 服从 低，偶然 间 条理 过多导致流程复杂

　　数据分离

　　添加了分层架构，应用上悦目 点了 ，团队的开辟 服从 有了肯定 的提拔 。此时业务量进一步增大，而且 有了肯定 的用户规模，渐渐 发现一台主机上应用和数据资源夺取 的非常锋利 。由于 每种服务对硬件资源的要求是差别 的 ，应用服务器必要 更快的CPU，文件服务器必要 更大的硬盘，数据库服务器必要 更大的内存和硬盘 ，于是决定把应用和数据服务分离，形成了如下架构：

　　图-4: 单机期间 -数据分离

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　　长处 ：资源分散，进步 差别 服务对硬件的利用 率，方便维护

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　　缺点：增长 了资源斲丧 和网络开销 ，同时还存在单点

　　缓存登场

　　产物 有了肯定 的口碑，用户量连续 增长，访问开始频仍 ，想提拔 访问速率 ，缓存必不可少，此时便闪亮登场。

　　图-5: 单机期间 -缓存登场

　　服务端缓存又可以分为本地 缓存和长途 缓存 ，各有优劣，本地 缓存访问速率 快，但数据量有限 ，而且后续集群化不方便共享；长途 缓存可以共享，可以集群，容量不受限定 ，但要留意 缓存更新的题目 。

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　　长处 ：简单 有效 ，镌汰 对 DB 的查询

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　　缺点：增长 逻辑判定 ，不得当 存储大对象，此架构同样有单点

　　读写分离

　　市场反响不错 ，业务也在连续 增长，但性能又有所降落 ，分析整个架构 ，发现数据库读写非常频仍 ，乃至 有些业务，读大于写 ，单台数据库服务器又成了瓶颈，此时就可以实行 做读写分离和主从复制了。

　　图-6: 单机期间 -读写分离

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　　长处 ：低落 数据库单台压力，从机的数量 可以机动 变动

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　　缺点：架构开始变得复杂 ，维护难度加大

　　自此，单机期间 的架构已然成型，“麻雀虽小五脏俱全 ” ，初期已经能很好地支持 业务的运转。

　　但随着业务的增长，各个模块还是 大概 出现瓶颈 。单机期间 最大的题目 ，就是整个架构都存在单点，这个题目 将在集群期间 逐一 办理 。

　　集群期间

　　单机期间 ，做了不少步伐 来缓解数据库层的压力，包罗 服务器分离、引入缓存、数据分离等，但随着访问量的猛增 ，对高可用的要求越来越高，减轻应用层压力 、办理 单点题目 成了当务之急，这就是集群期间 必要 做的事变 。

　　负载均衡

　　代码是架构的底子 ，但前期改造代码的工作量较大，假如 职员 变动 频仍 ，那风险就更高了 ，以是 进步 服务器性能，常用的本领 还是 先将应用集群化，做负载均衡 。

　　图-7: 集群期间 -负载均衡

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　　长处 ：去除应用层单点 ，可用性得到包管 ，性能有所进步

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　　缺点：这时要留意 应用之间的同等 性题目 ，比如 对缓存的访问，对Session的存储

　　动静分离

　　盼望 进一步低落 应用服务器的压力 ，可以采取 动静分离技能 。

　　动静分离是让动态网站里的动态网页，根据肯定 规则把稳固 的资源和常常 变的资源区分开来，动静资源做好拆分以后 ，我们还可以根据静态资源的特点将其做缓存操纵 ，以加快 相应 速率 。

　　在网易杭研，常用做法还会将前后端分离 ，后端应用提供 API，根据前端的哀求 举行 处理 惩罚 ，并将处理 惩罚 结果 通过JSON格式返回至前端。

　　图-8: 集群期间 -动静分离

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　　长处 ：减轻应用服务器压力 ，缓存静态文件，加快 相应 速率 ，前后端分离 ，开辟 可以并行 。

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　　缺点：静态文件缓存更新失效题目 ，前后端沟通本钱 进步

　　CDN 加快

　　内容分发网络（Content Delivery Network），简称 CDN），可以进一步加快 网站相应 。其原理是将源内容同步到天下 各边沿 节点 ，共同 精准的调治 体系 ，将用户哀求 分配至最得当 他的节点，利用 户可以以最快的速率 取得所需内容。

　　图-9: 集群期间 -CDN 加快

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　　长处 ：办理 网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等题目 ，进步 用户访问的相应 速率 ，减轻应用负载压力 。

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　　缺点：显然本钱 上去了，CDN服务一样平常 是按流量计费 ，同时也存在静态文件缓存更新失效题目 。

　　冗余集群

　　以上一个中型网站架构根本 成型。当中型网站继承 向大型网站演进，终极 的目标 是要包管 “三高”：高并发 、高性能、高可用 。

　　以上架构根本 可以满意 性能需求，接下来更多地是关注“高可用” ，确保“无单点 ”。

　　此时，就要对关键的服务，做冗余集群负载。

　　抱负 环境 下 ，我们将以下服务/应用都集群化：

　　1. 数据库服务集群

　　2. 文件服务集群

　　3. 缓存服务集群

　　4. 应用服务集群

　　5. 负载均衡 调治 器集群

　　6. 静态内容服务集群

　　7. CDN服务器集群

　　图-10: 集群期间 -冗余集群

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　　长处 ：去单点，高可用

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　　缺点：数据有状态题目 、数据同等 性题目 ，资源本钱 、人力维护本钱 都上去了

　　到此为止，一个大型网站的架构也根本 成型了 。能“加呆板 ”的地方都加完了 ，是不是就闭幕 了？固然 不是！陪伴 着 DT/分布式 期间 的到来，大流量和大数据的场景的出现，对应用提出了更高的要求 ，接下来就必要 对应用程序开刀了。

　　分布式期间

　　应用拆分

　　在前面，我们只是把应用程序做了分层架构，在创业初期或产物 前期还是 一个不错的选择。固然 应用也做了集群和负载均衡 ，但应用架构层面还是 “会合 式”的。随着业务越来越复杂，网站的功能越来越多，应用拆分势在必行了 。

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　　长处 ：应用解耦 ，分拆团队负责，分而治之

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　　缺点：架构变复杂

　　应用拆分之后，还陪伴 着一个相互依靠 、公共模块的题目 ，特别 是依靠 于雷同 的逻辑或功能代码。这时就可以思量 将这些共用的服务提取出来，独立摆设 ，同一 管理 ，进步 重用度 ，这就是面向服务的架构（service-oriented architecture，缩写 SOA）了。

　　消息队列

　　应用拆分、服务独立摆设 之后，还是 会出现一些通讯 或依靠 题目 ，这时就可以引入消息队列，进步 吞吐量 。

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　　长处 ：异步 、解耦，进步 吞吐量

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　　缺点：消息斲丧 耽误 等题目

　　数据分库

　　应用拆分之后 ，DB分库理所固然 ，否则多个应用毗连 在单个数据库上，毗连 数、QPS、TPS、I/O处理 惩罚 本领 都非常有限。

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　　长处 ：DB分压 ，低落 耦合

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　　缺点：数据访问模块冗余 、复杂

　　提到分库，不少人会想到分表，这一块我并未实践过 ，不好 下笔。但想来会引入更复杂的数据架构和数据同等 性题目 ，而且市面上成熟开源的分库分表方案并没有，保禁绝 又是一个深坑 。拆或不拆，也是一个值得思考 的题目 。

　　微服务架构

　　微服务架构（microservices architecture）一度成为热门 ，在文章、博客、大会演讲上常常 被提及。

　　微服务并不是凭空出现，有人说，它是面向服务架构（SOA）的升级 ，在此之前，尚有 诸如会合 式架构 、分布式的架构等 。这里借用一副抽象的图来形貌 下常见的几种架构：

图-11: 分布式期间 -微服务架构-抽象对比

　　微服务架构由多个微小服务构成，每个服务就是一个独立的可摆设 单位 或组件 ，它们是分布式的，相互解耦的，通过轻量级长途 通讯 协议（比如 REST）来交互。每个服务可以利用 差别 的数据库 ，而且是语言无关性的。它的特性 是相互 独立、微小、轻量 、松耦合，又能方便地组合和重构，如同 《超能陆战队》中的微型呆板 人 ，个体简单 ，但组合起来威力强大 。

图-12: 分布式期间 -微服务架构

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　　长处 ：扩展性好，服务之间耦合性低，服务间相互独立 ，轻易 摆设 ，易于开辟 ，方便测试每一个服务

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　　缺点：轻易 太过 关注服务的巨细 ，大概 拆分地很细，导致体系 依靠 于大量的微服务，而服务之间的相互通讯 也会变得复杂 ，体系 集成复杂度增长 ，很难实现原子性操纵

　　微服务之以是 这么火，另一个缘故起因 是由于 Docker 的出现 ，它让微服务有一个非常美满 的运行环境 。Docker 的独立性和细粒度非常匹配微服务的理念，Docker的良好 性能和丰富的管理工具，让各人 对微服务有了肯定 的信心 ，概括来说 Docker 有如下四点得当 微服务：

独立性：一个容器就是一个完备 的实行 环境 ，不依靠 外部的任何东西。

细粒度：一台物理呆板 可以同时运行成百上千个容器，其盘算 粒度充足 小。

快速创建和烧毁 ：容器可以在秒级举行 创建和烧毁 ，非常得当 服务的快速构建和重组 。

美满 的管理工具：数量 浩繁 的容器编排管理工具 ，可以或许 快速地实现服务的组合和调治 。

　　固然 ，好的架构和技能 要应用于实践，必要 用户承认 才行 ，这就必要 在微服务架构和 Docker 技能 上有丰富的场景化应用。网易蜂巢也在积极探索微服务架构和容器云平台的场景化服务，欢迎 一起来实践落地 。

　　至此，架构变迁的三个期间 先容 完成。总的来说架构不是一成稳固 的 ，时间不绝 ，进步不止，人云云 ，架构依然。

　　跋文

　　对我来说，架构之路小有实践，但实属尚浅 ，想探究 下这个话题，一下不知从何下笔，沉思很久 ，想到之前读过不少业界先辈 对于架构的叙述 ，比如 王概凯老师执笔的《架构漫谈》，比如 O'Reilly 免费出书 的小册子《Software Architecture Patterns》，比如 前人对架构的探索总结 ，受益匪浅，搜集 成文 。

　　文章泉源 ：网易实践者社区

　　原文作者：黄庆兵

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