淺論建設中小型企業(yè)的高性能linux 架構論文
前言
在當今這樣高速和大數據的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，每個(gè)企業(yè)都希望以最節約成本、最簡(jiǎn)單的方式來(lái)建設企業(yè)網(wǎng)站，而合理的規劃網(wǎng)站架構是保證網(wǎng)站正常運營(yíng)的基礎，因此我們需要一個(gè)高性能、高可用以及高穩定性的網(wǎng)站架構。
通常情況下，公司網(wǎng)站需要提供如下服務(wù)，包括：圖片上傳下載、文件上傳下載、Web 頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)、數據庫訪(fǎng)問(wèn)、應用服務(wù)和日志等，這些服務(wù)往往由一臺或者多臺服務(wù)器提供，另外為了保證服務(wù)器的穩定運行，還要考慮加入必要的容錯機制，如數據庫的備份、等，服務(wù)器越少，硬件成本越低，但服務(wù)器壓力增大，性能降低，維護成本會(huì )升高。服務(wù)器劃分的過(guò)細，雖能提升網(wǎng)站性能，但服務(wù)器間協(xié)同工作開(kāi)發(fā)成本提高，硬件成本也會(huì )增加。因此，各公司都試圖從軟架構和硬架構上進(jìn)行了最大限度的改造，設計能夠很好的與自身的業(yè)務(wù)吻合，最大限度的提供高性能的服務(wù)架構。
綜合考慮以上問(wèn)題，本文結合中小型企業(yè)網(wǎng)站自身特點(diǎn)，提出一套能滿(mǎn)足中小型企業(yè)網(wǎng)站業(yè)務(wù)需求、并且能最大限度的提供高性能、低成本的服務(wù)器架構。
1 構建高性能的服務(wù)器
中小型企業(yè)網(wǎng)站具有以下特點(diǎn)：
(1)應用簡(jiǎn)單，中小型企業(yè)網(wǎng)站通常以Web 應用為主，配合獨立的數據存儲。
(2)訪(fǎng)問(wèn)內容重復性高，每個(gè)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的幾乎都是一樣的數據，而且短時(shí)間內變化不大。
(3)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間集中，用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)都集中在某一個(gè)時(shí)間段，所以需要一定的容錯機制和高負載性。
(4)日均訪(fǎng)問(wèn)量都在百萬(wàn)PV 以下。針對中小企業(yè)網(wǎng)站所具有的特點(diǎn)，提出以下幾點(diǎn)解決方案：
(1)Web 服務(wù)器與數據庫服務(wù)器分離， 這樣做一方面降低磁盤(pán)IO，可以減緩Web 服務(wù)器也可以提高數據庫服務(wù)器性能，另外，數據庫服務(wù)器對內網(wǎng)使用，提高安全性能。
(2)提供緩存機制，對網(wǎng)站中包含的靜態(tài)的公共數據進(jìn)行緩存，而對需要實(shí)時(shí)更新的網(wǎng)站內容不進(jìn)行緩存，減少磁盤(pán)IO 的次數，同時(shí)提高網(wǎng)站性能。
(3)對于一個(gè)網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，查詢(xún)靜態(tài)資源的量顯然多與動(dòng)態(tài)頁(yè)面的量，網(wǎng)站最影響性能的地方就在于靜態(tài)文件的處理，從提升網(wǎng)站性能的角度考慮，靜態(tài)資源不應和應用服務(wù)器放在一起，可以使用反向代理分離靜態(tài)資源與動(dòng)態(tài)頁(yè)面。
(4)為保證Web 服務(wù)穩定性，采用雙應用服務(wù)器，并且把session管理放到內存數據庫進(jìn)行管理，分擔一部分應用服務(wù)器壓力，從而提升服務(wù)器的處理性能。
(5)后端數據庫采用主從雙機熱備數據庫配置，保障兩臺數據庫的數據一致，以保護企業(yè)數據結構不受故障、災難、錯誤和崩潰的影響，當出現主庫數據異常情況時(shí)，備庫隨時(shí)可用.服務(wù)器框架設計。
該框架分為三層：負載均衡層、應用服務(wù)層、數據存儲層。
(1) 負載均衡層由兩部分組成，Squid 作為負載均衡的第一層，Web 程序本身訪(fǎng)問(wèn)量最大的是一些靜態(tài)文件(JS、CSS、圖片文件等)，幾乎占了半數以上的訪(fǎng)問(wèn)請求，因此最前端使用Squid 完成靜態(tài)資源緩存，Squid 自身支持多重緩存策略：最少近來(lái)使用(LRU)，貪婪對偶大小次數(GDSF)和動(dòng)態(tài)衰老最少經(jīng)常使用(LFUDA)，使用Squid 可以有效降低磁盤(pán)I/O 次數，縮短響應時(shí)間，提升Web 服務(wù)性能。Nginx 作為負載均衡的第二層，用來(lái)處理一些靜態(tài)文件，能夠大量減少應用服務(wù)器的壓力，讓?xiě)梅⻊?wù)器僅僅只作為一個(gè)處理業(yè)務(wù)的容器，職責單一化。通過(guò)負載均衡這兩層的過(guò)濾，大量請求都被Squid 和Nginx 攔截下，使得后面的業(yè)務(wù)層可以專(zhuān)注完成實(shí)際業(yè)務(wù)處理，從而有效提高服務(wù)器性能。另外，Squid 和Nginx 誰(shuí)作為負載均衡第一層都可以，用戶(hù)可根據實(shí)際情況作為調整。
(2)應用服務(wù)層，用來(lái)處理一些動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)邏輯，這里以Tomcat服務(wù)器為例，一個(gè)Tomcat 已經(jīng)足夠應對中小型企業(yè)的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)量，經(jīng)過(guò)一些嘗試，在每分鐘訪(fǎng)問(wèn)量在4000 左右PV 的情況下，到達Tomcat的請求量最多也就上百左右。
從實(shí)踐經(jīng)驗來(lái)說(shuō)， 應用服務(wù)器常常因為一些升級和不穩定功能，導致Tomcat 在運行一段時(shí)間后服務(wù)掛掉的情況， 應用服務(wù)器在進(jìn)行大量計算的時(shí)候需要占有更多的CPU， 導致響應慢和內存不足的多種情況，同時(shí)多個(gè)用戶(hù)的登錄也會(huì )給應用服務(wù)器內存產(chǎn)生一部分的內存壓力。針對這一情況，可以采用多個(gè)應用服務(wù)器去處理業(yè)務(wù)，并且把Session 的管理從應用服務(wù)器中分離出來(lái)，讓多個(gè)應用服務(wù)器去處理業(yè)務(wù)，并且采用單獨的Redis 內存數據庫去進(jìn)行管理和連接多個(gè)應用服務(wù)器。
(3)數據存儲層，為保證數據的完整性、防止數據丟失，采用主、從數據庫服務(wù)器的設計方式， 雙機熱備的這種方式主要是通過(guò)主機，把數據復制到相應的其他從服務(wù)器上去(Slaves)。主服務(wù)器將更新寫(xiě)進(jìn)二進(jìn)制日志文件中， 并且維護文件的一個(gè)索引，Slaves 連接上主服務(wù)器(Master)從服務(wù)器在日志中讀取最后一次更新的位置，當主服務(wù)器掛掉的時(shí)候能夠進(jìn)行切換。
MySQL 是通過(guò)對數據的復制來(lái)保證數據的統一性。整體來(lái)說(shuō)，MySQL 的復制分為三個(gè)步驟：
(1)Master 將改變記錄到二進(jìn)制日志(binary log)中。
(2)Slave 將master 的binary log events 拷貝到它的中繼日志(relaylog)。
(3)Slave 重做中繼日志中的事件，將改變反映它自己的數據。
2 總結
針對與中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)， 該套系統能夠輕松的應對日均百萬(wàn)的PV 訪(fǎng)問(wèn)量，但是也存在著(zhù)不足的地方，前端過(guò)于單薄，需要把靜態(tài)文件放到單獨的文件服務(wù)器上去，同時(shí)一旦最前端掛掉，會(huì )導致整個(gè)系統的奔潰。但是基于中小型企業(yè)的用戶(hù)量來(lái)說(shuō)卻是足夠的，不用擔心該問(wèn)題。
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