中小型網(wǎng)站服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)研究范文

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摘要:傳統(tǒng)的網(wǎng)站中，為了提高性能使用更多CPU、更大內(nèi)存、更強(qiáng)的磁盤陣列的小型機(jī)，這無(wú)疑會(huì)使網(wǎng)站初期就要投入大量成本。由于成本的原因，中小型網(wǎng)站不可能選擇昂貴的小型機(jī)。介紹一個(gè)中小型網(wǎng)站的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使用多臺(tái)普通服務(wù)器搭建網(wǎng)站能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性、高性能、可伸縮性等特征。

關(guān)鍵詞:服務(wù)器；高性能；可伸縮性

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，越來(lái)越多的個(gè)人、機(jī)構(gòu)、企業(yè)接入互聯(lián)網(wǎng)。對(duì)于一些機(jī)構(gòu)和企業(yè)來(lái)說(shuō)，建設(shè)網(wǎng)站可以展示自身，開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)，這幾乎是當(dāng)前這個(gè)時(shí)代必不可少的部分。對(duì)于這些網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，首先,應(yīng)該要有較高的可靠性，在成本允許的范圍內(nèi)減少一年中的故障時(shí)間。除了選擇可靠性高的服務(wù)器、磁盤陣列外，提高可靠性最有效的方法是使用雙機(jī)或多機(jī)熱備份。其次,要有較高的安全性，安全性包括保密性、完整性、和可用性。保密性就是要確保重要信息不被非授權(quán)地竊取，這主要依賴于軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；完整性要確保信息不被偽造、篡改、刪除以及意外丟失，這除了軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)外，在服務(wù)器上可以通過(guò)雙機(jī)備份，異地?cái)?shù)據(jù)備份實(shí)現(xiàn)；服務(wù)器上的可用性主要體現(xiàn)在能抵抗各種類型的拒絕服務(wù)攻擊（DenialofService）。第三，服務(wù)器架構(gòu)應(yīng)具備可伸縮性，對(duì)于企業(yè)或機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，初期可能業(yè)務(wù)量少，用戶訪問(wèn)量少，需要的服務(wù)器性能也低，隨著時(shí)間的推移，更多的用戶訪問(wèn)，需要更強(qiáng)的服務(wù)器能力。這時(shí)需要增加服務(wù)器來(lái)分擔(dān)用戶訪問(wèn)負(fù)荷，這一過(guò)程中架構(gòu)不應(yīng)有大的調(diào)整，特別是軟件部分不應(yīng)有大調(diào)整，因?yàn)檐浖闹匦麻_(kāi)發(fā)需要消耗大量的人力。

1服務(wù)器的架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

架構(gòu)如圖1所示，服務(wù)器類型分為反向服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。對(duì)于初期小型網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)情況將這三種類型的服務(wù)器部署到一臺(tái)物理服務(wù)器上，以節(jié)約成本。當(dāng)需要擴(kuò)展時(shí)，將其分布到多臺(tái)物理服務(wù)器上。

1.2操作系統(tǒng)的選擇

目前在網(wǎng)站建設(shè)中最常見(jiàn)的操作系統(tǒng)是Linux和WindowsServer系統(tǒng)，Linux的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在它是開(kāi)源免費(fèi)的軟件，不需要額外支付軟件許可費(fèi)用。同時(shí)多數(shù)服務(wù)器軟件如Redis、Nginx、MyCat等在Linux平臺(tái)上有更好的表現(xiàn)。Windows的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其操作日常人們的操作習(xí)慣類似，沒(méi)有特殊情況應(yīng)選擇Linux操作系統(tǒng)。

1.3服務(wù)器軟件的選擇

多數(shù)支持HTTP協(xié)議的Web服務(wù)器都能支持反向（Reverseproxy）,如Nginx、Apache、Squid、Lighttpd等，其中Nginx擁有更好的性能、內(nèi)存占用少，特別是Nginx社區(qū)比較活躍，軟件功能模塊也多，特別是在高并發(fā)情況下比Apache有更好的性能[1-2]，所以推薦使用Nginx。

1.4Web服務(wù)器的選擇

Web服務(wù)器的選擇更加依賴于軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)，目前常見(jiàn)的后端開(kāi)發(fā)技術(shù)有PHP、Java等，如果使用PHP開(kāi)發(fā)可以選擇php-fpm或者Apache，如果使用Java技術(shù)，多使用Tomcat。

1.5數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的選擇

對(duì)于中小型網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，多使用免費(fèi)的MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際情況使用Oracle、PostgreSQL等。

2服務(wù)器相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1Nginx反向設(shè)計(jì)

配置如下所示，在根的位置（/）將所有的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到反向abc（upstreamabc）上，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，比如將靜態(tài)的HTML和JPEG調(diào)整到特定的服務(wù)器上。要注意根據(jù)軟件的情況將HTTP報(bào)頭傳到后端，主要配置如下所示：反向可以HTTP請(qǐng)求分配后多個(gè)后端服務(wù)器上，達(dá)到負(fù)荷分擔(dān)的效果。同時(shí)，如果某個(gè)服務(wù)器發(fā)生故障，會(huì)被剔除出去，實(shí)現(xiàn)多機(jī)熱備份的功能[3]。Nginx有多種負(fù)荷均衡方式，默認(rèn)情況下采用輪詢的方式，另外還可以使用ip_hash和權(quán)重等方式。特別要注意的是除了采用ip_hash方式，其他的方式會(huì)導(dǎo)致同一用戶的請(qǐng)求分配到不同的服務(wù)器上，這時(shí)應(yīng)考慮使用Session共享技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的正確性[4]。

2.2文件同步設(shè)計(jì)

當(dāng)有多臺(tái)web服務(wù)器時(shí)，需要保證文件內(nèi)容的同步。Unison是一個(gè)多平臺(tái)上的文件同步工具，能夠自動(dòng)完成兩臺(tái)服務(wù)器目錄文件的同步，它支持SSH、RSH和Socket等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的同步。Unison安裝后會(huì)在用戶目錄下生成一個(gè)名為.unison的隱藏目錄，在其中存放配置文件、日志文件等。default.prf是其配置文件，關(guān)鍵配置如下：如果是快速檢查，unison會(huì)根據(jù)文件生成的時(shí)間來(lái)確定版本的先后，是否需要同步。否則會(huì)對(duì)比兩個(gè)文件的異同，多數(shù)情況下使用快速檢查即可。配置好后利用，利用cron計(jì)劃任務(wù)定期調(diào)用unison即可，要注意非快速檢察花費(fèi)時(shí)間非常長(zhǎng)，不適合頻繁調(diào)用。

2.3數(shù)據(jù)庫(kù)主從復(fù)制設(shè)計(jì)

對(duì)于一般的中小型網(wǎng)站推薦使用免費(fèi)的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，主從復(fù)制就是一臺(tái)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器擔(dān)任主服務(wù)器（Master），多臺(tái)服務(wù)器擔(dān)任從服務(wù)器（Slave），可以向主服務(wù)器中讀或者寫數(shù)據(jù)，但只能對(duì)從服務(wù)器執(zhí)行讀操作。從服務(wù)器根據(jù)主服務(wù)器發(fā)來(lái)的日志信息，和主服務(wù)器保持同步[2]。但這種同步是非實(shí)時(shí)的，比如向主服務(wù)器寫入一條數(shù)據(jù)，立刻讀從服務(wù)器，不會(huì)得到更新后的數(shù)據(jù)，這是開(kāi)發(fā)軟件的人員要注意的地方。因?yàn)閺姆?wù)器是依賴主服務(wù)器的日志才能更新數(shù)據(jù)庫(kù)，因此要打開(kāi)日志查看主服務(wù)器的日志狀態(tài)，并記錄日志位置，然后在從服務(wù)器上將日志調(diào)整到與主服務(wù)器相同的位置即可。

2.4讀寫分離的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)主從復(fù)制后，這對(duì)軟件開(kāi)發(fā)者不是透明的，因?yàn)閷憯?shù)據(jù)是一個(gè)服務(wù)器，讀數(shù)據(jù)又是另一個(gè)服務(wù)器，那么可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)中間件技術(shù)屏蔽這些差別。MyCat就是其中的佼佼者，它能夠?qū)崿F(xiàn)分庫(kù)分表，讀寫分離，故障服務(wù)器剔除等。軟件開(kāi)發(fā)者將不再需要考慮讀寫分離的軟件在其中添加一個(gè)讀服務(wù)器一個(gè)寫服務(wù)器，主要配置如下：

2.5session共享設(shè)計(jì)

使用Nginx反向，可能會(huì)出現(xiàn)同一用戶的請(qǐng)求分發(fā)到不同的服務(wù)器上，這樣必須保證用戶數(shù)據(jù)的一致性。儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是多臺(tái)服務(wù)器共享的，不會(huì)出現(xiàn)不一致的情況，而用戶的session數(shù)據(jù)是在服務(wù)器上存儲(chǔ)，不能多機(jī)共享，因此反這種情況必須實(shí)現(xiàn)session共享。現(xiàn)在常見(jiàn)的是使用緩存數(shù)據(jù)庫(kù)如Redis、Memcache。相對(duì)來(lái)說(shuō)Redis功能比較豐富，除了支持Key/Value類型的數(shù)據(jù)外，還支持list、set、hash等數(shù)據(jù)類型，另外redis還能把數(shù)據(jù)持久化到硬盤中。Memcache的只能將K/V類型的數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，程序異常結(jié)束將失去所有數(shù)據(jù)。這里我們以Memcache+PHP為例，實(shí)現(xiàn)安裝好Memcache，以及PHP中的Memcache模塊，在PHP的配置文件PHP.ini中完成如下配置

3結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的網(wǎng)站中，為了提高性能使用更多CPU、更大內(nèi)存、更強(qiáng)的磁盤陣列的小型機(jī)，這無(wú)疑會(huì)使網(wǎng)站初期就要投入大量成本。使用多臺(tái)普通服務(wù)器搭建網(wǎng)站能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性、高性能以及易拓展性，這種方案更加適合于中小型網(wǎng)站的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]凌質(zhì)億,劉哲星,曹蕾.高并發(fā)環(huán)境下Apache與Nginx的I/O性能比較[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2013,22(6):204-208.

[2]邢志峰.MySQL主從復(fù)制的研究與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017(15):188.

[3]李緒成,劉鑫.大型網(wǎng)站應(yīng)用架構(gòu)對(duì)比研究[J].軟件工程,2017,20(11):30-32.

[4]楊美珍.基于PHP的多服務(wù)器共享SESSION的方法[J].信息通信,2013(6):108-109.

作者：梁劍 石巖嶺 單位：太原工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系