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网站的可扩展架构 |
2018-07-05 15:11 |
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扩展性（Extensibility） - 指对现有系统影响最小的情况下，系统功能可持续扩展或提升的能力。表现在系统基础设施稳定不需要经常变更，应用之间较少依赖和耦合，对需求变更可以敏捷响应。它是系统架构设计层面的开闭原则（对扩展开放、对修改关闭），架构设计考虑未来功能扩展，当系统增加新功能时，不需要对现有系统的结构和代码进行修改。
伸缩性（Scalability） - 指系统能够通过增加减少自身资源规模的方式增减自己计算处理事务的能力。如果这种增减是成比例的，就被称作线性伸缩性。在网站架构中 ，通常指利用集群的方式增加服务器数量、提高系统的整体事务吞吐能力。
低耦合的系统更容易扩展、复用。
设计网站可扩展架构的核心思想是模块化，并在此基础上，降低模块间的耦合性，提高模块的复用性。
分层和分割不仅可以进行架构伸缩，也是模块化设计的重要手段，利用分层和分割的方式将软件分割为若干个低耦合的独立的组件模块，这些组件模块以消息传递及依赖调用的方式聚合成一个完整的系统。
在大型网站中，这些模块通过分布式部署的方式，独立的模块部署在独立的服务器上，从物理上分离模块间的耦合关系，进一步降低耦合性提高复用性。
事件驱动架构通过在低耦合的模块间传输事件消息，以保持模块的松散耦合，并借助事件消息的通信完成模块间合作。典型的事件驱动架构就是操作系统中常见的生产者消费者模式。在大型网站中，最常见的实现手段就是分布式消息队列。
消息生产者应用程序通过远程访问接口将消息推送给消息队列服务器，消息队列服务器将消息写入本地内存队列后立即返回成功响应给消息生产者。消息队列服务器根据消息订阅列表查找订阅该消息的消息消费者应用程序，将消息队列中的消息按照先进先出（FIFO）的原则将消息通过远程通信接口发送给消息消费者程序。
在伸缩性方面，由于消息队列服务器上的数据可以看作是即时处理的，因此类似于无状态的服务器，伸缩性设计比较简单。将新服务器加入分布式消息队列集群中，通知生产者服务器更改消息队列服务器列表即可。
在可用性方面，为了避免消费者进程处理缓慢，分布式消息队列服务器内存空间不足造成的问题，如果内存队列已满，会将消息写入磁盘，消息推送模块在将内存队列消息处理完成以后，将磁盘内容加载到内存队列继续处理。
分布式服务则通过接口分解系统耦合性，不同子系统通过相同的接口描述进行服务调用。
大型网站分布式服务的需求与特点：
- 负载均衡
- 失效转移
- 高效的远程通信
- 整合异构系统
- 对应用最少侵入
- 版本管理
- 实时监控
传统的关系型数据库为了保证关系运算的正确性，在设计数据库表结构的时候，就需要指定表的 schema ——字段名称，数据类型等，并要遵循特定的设计范式。这些规范带来一个问题：难以面对需求变更带来的挑战，所以有人通过预先设计一些冗余字段来应对。
许多 NoSql 数据库使用 ColumnFamily 设计来设计可扩展的数据结构。