大型網(wǎng)站架構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，圍繞“性能、可用性、伸縮性、擴(kuò)展性、安全性”展開，下面是個(gè)人關(guān)于網(wǎng)站架構(gòu)方面的一些總結(jié)，不到之處請大家多多批評。

前端

CDN加速：CSS/JS/圖片等靜態(tài)資源使用CDN加速，設(shè)置緩存時(shí)間、Referer限制(防盜鏈)等進(jìn)行流量優(yōu)化;

減少HTTP請求：將CSS/JS/圖片等靜態(tài)資源合并，可以利用webpack等前端構(gòu)建工具進(jìn)行處理

啟用瀏覽器緩存和文件壓縮：壓縮圖片、JS/CSS混淆壓縮、Web服務(wù)器開啟Gzip壓縮&設(shè)置文件expire緩存時(shí)間;

異步加載：動態(tài)接口通過Ajax異步加載，減少網(wǎng)絡(luò)請求(可以通過JSONP或者設(shè)置Access-Control-Allow-Origin進(jìn)行跨域);

使用驗(yàn)證碼：使用短信或圖像驗(yàn)證碼，提高驗(yàn)證碼的復(fù)雜度及多樣性，緩解羊毛黨帶來的流量沖擊;

減少Cookie傳輸：Cookie包含在每次請求和響應(yīng)中，太大的Cookie會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸，例如針對CDN采用獨(dú)立域名，可以減少靜態(tài)資源加載攜帶Cookie信息;

緩存

關(guān)于緩存，永遠(yuǎn)要記住二八定律：80%的業(yè)務(wù)訪問集中在20%的數(shù)據(jù)上。將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，可以降低網(wǎng)絡(luò)I/O和磁盤I/O，極大提升響應(yīng)速度，除了前端本地資源緩存外，服務(wù)端緩存常見做法如下：

頁面靜態(tài)化：緩存整個(gè)頁面，或者局部緩存，減少數(shù)據(jù)讀取和運(yùn)算頻率;

數(shù)據(jù)緩存：充分利用NoSQL數(shù)據(jù)庫，例如memcached、redis、mongodb等，可以部署集群或分布式緩存，提高緩存命中率，減少數(shù)據(jù)訪問的壓力，可以進(jìn)行緩存預(yù)熱、預(yù)先加載熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)需要防止緩存穿透;

消息隊(duì)列

異步解耦：利用Httpsqs、RabbitMQ、Kafka等隊(duì)列或消息中間件，將耗時(shí)/非即時(shí)性操作通過隊(duì)列進(jìn)行異步處理，提高服務(wù)器響應(yīng)速度，以此降低對資源的并發(fā)訪問。遵循一個(gè)原則：任何可以晚點(diǎn)做的事情都應(yīng)該晚點(diǎn)再做。

削峰填谷：由于流量是波動變化的，高峰和低谷差距很大，可以將一些操作存儲到MQ隊(duì)列中，消費(fèi)端通過拉取的方式，并且拉去速度有消費(fèi)端來控制，則就可以控制流量趨于平穩(wěn)，達(dá)到了削峰填谷的目的，或者說起到了流控的目標(biāo)。

數(shù)據(jù)庫

使用緩存后，大部分?jǐn)?shù)據(jù)讀取操作都不用通過數(shù)據(jù)庫完成，但是在緩存不命中、緩存過期和全部的寫操作時(shí)需要訪問數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶達(dá)到一定規(guī)模后，數(shù)據(jù)庫會因?yàn)樨?fù)載壓力過高而成為瓶頸，常見做法如下：

讀寫分離：利用Mysql主從復(fù)制機(jī)制搭建讀寫分離集群，在客戶端實(shí)現(xiàn)或者服務(wù)端利用中間件(例如MyCAT)實(shí)現(xiàn)讀寫分離;

分庫分表：針對不同業(yè)務(wù)類型，進(jìn)行分庫，部署到不同服務(wù)器上，減少單服務(wù)器壓力，同時(shí)針對大表，根據(jù)一定條件(如用戶ID取模、ID范圍)進(jìn)行水平分表，減少單表讀寫壓力;

數(shù)據(jù)庫連接池：充分利用連接復(fù)用，解決數(shù)據(jù)庫連接過程需要占用資源，影響響應(yīng)速度等問題，PHP本身沒有連接池，可以利用第三方框架實(shí)現(xiàn)(例如SMProxy);

硬件優(yōu)化：利用磁盤陣列(RAID)提升數(shù)據(jù)可靠性，資金充足的話可以換SSD硬盤;

負(fù)載均衡

業(yè)務(wù)拆分：根據(jù)URL拆分業(yè)務(wù)，分發(fā)流量到不同的服務(wù)器組，防止單一功能模塊卡住，而影響整個(gè)業(yè)務(wù)，主要遵循SOA的架構(gòu)思路，將業(yè)務(wù)模塊打散(雞蛋不要放在一個(gè)籃子里面)

反向代理負(fù)載均衡：充分利用Nginx/Haproxy/LVS反向代理負(fù)載均衡，搭建服務(wù)器集群，提升并發(fā)處理能力;

DNS負(fù)載均衡：DNS解析可以依據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、地區(qū)進(jìn)行分別解析、從而實(shí)現(xiàn)DNS層面負(fù)載均衡;

代碼

多線程：充分利用多CPU優(yōu)勢進(jìn)行數(shù)據(jù)批處理

鎖：在高并發(fā)情況下，對統(tǒng)一資源讀寫訪問容易出現(xiàn)臟讀、幻讀，這個(gè)時(shí)候需要對核心資源枷鎖，利用Redis或者Zookeeper等可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖;

設(shè)計(jì)模式：充分利用設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)邏輯解耦、分層和資源服用，例如單利模式、觀察者模式等;

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法：好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以給程序性能帶來很大提升、例如鏈表查找、快速排序等;

垃圾回收：良好的編程習(xí)慣，例如即時(shí)清理內(nèi)存占用大的變量、避免操作的數(shù)據(jù)量大等都可以避免出現(xiàn)內(nèi)存泄漏(OOM)的情況發(fā)生。

SQL查詢優(yōu)化：SQL執(zhí)行效率一般是影響響應(yīng)速度的關(guān)鍵，可以開啟SQL慢查詢?nèi)罩?，對?zhí)行效率慢的SQL語句進(jìn)行優(yōu)化;

GIT多分支：良好的分支管理對于CI/CD、版本測試有很好的作用，建議參考git-flow進(jìn)行日常Git協(xié)作。

日志：統(tǒng)一的日志輸出標(biāo)準(zhǔn)，有利于進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤和問題排查。

冗余

數(shù)據(jù)定期備份：定期全量備份+主從同步增量備份，例如MySQL/Redis主從復(fù)制進(jìn)行增量備份、Mysqldump全量備份、Redis利用RDB或者AOF進(jìn)行備份;

集群：一定數(shù)量的備用服務(wù)器，可以保障系統(tǒng)的高可用，防止單點(diǎn)故障，可以結(jié)合Keepalived+LVS/HAProxy/Nginx等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫/Web服務(wù)器/緩存/消息中間件高可用集群;

自動化

CI/CD：利用成熟的CI/CD機(jī)制實(shí)現(xiàn)自動化測試、代碼檢測，自動化發(fā)布，例如可采用Git+Jenkins+Docker搭建CI/CD工作流。

自動化部署：針對超過30臺的服務(wù)器部署，可以采用ansible進(jìn)行批量管理

自動監(jiān)控/報(bào)警：監(jiān)控用戶行為日志、服務(wù)器日志等 ，可結(jié)合zabbix+ELK進(jìn)行實(shí)施;

自動降級和資源調(diào)度：微服務(wù)架構(gòu)范疇，作者也在努力學(xué)習(xí)中。

安全

二次驗(yàn)證：充分手機(jī)驗(yàn)證/人臉識別進(jìn)行二次驗(yàn)證，保障操作的真實(shí)性;

web防火墻：傳統(tǒng)防火墻僅限于包過濾，網(wǎng)絡(luò)和端口地址轉(zhuǎn)換(NAT)和VPN等功能。它根據(jù)端口，協(xié)議和IP地址做出決策;Web防火墻(WAF)則提供了HTTP/HTTPS訪問請求監(jiān)控、自定義過濾規(guī)則、Web攻擊防護(hù)、安全合規(guī)等功能;可以利用阿里云等提供的WAF服務(wù)或者基于Nginx+lua等實(shí)現(xiàn)的類似API網(wǎng)關(guān)實(shí)施類似功能;

內(nèi)外網(wǎng)隔斷：暴露出來的IP和端口越少，安全系數(shù)越高;例如數(shù)據(jù)庫服務(wù)、緩存服務(wù)、中間件等盡量只允許內(nèi)外訪問，如果確實(shí)需要可以通過路由轉(zhuǎn)發(fā)或反向代理實(shí)現(xiàn);

數(shù)據(jù)加密：充分利用非對稱加密，例如啟用https, rsa加密等，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?

網(wǎng)絡(luò)攻擊：需要防止DDOS攻擊、XSS攻擊、SQL注入、CSRF等，常見手段CDN加速、高仿IP、Linux內(nèi)核優(yōu)化、數(shù)據(jù)輸入輸出過濾、Referer限制、表單添加隨機(jī)token/驗(yàn)證碼等;

信息安全：對于垃圾信息、敏感信息可以采用第三方解決方案(例如網(wǎng)易云盾、百度AI等)對文本、圖片、音頻、視頻等進(jìn)行過濾和審核。

總結(jié)

架構(gòu)的演變，遵循著”分層->分割->分布式”的思路不斷深入，是隨著業(yè)務(wù)的增長，不斷積累經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化、改良的過程。業(yè)務(wù)發(fā)展是架構(gòu)發(fā)展的主要力量，架構(gòu)的核心價(jià)值是服務(wù)業(yè)務(wù)的靈活發(fā)展。所有的架構(gòu)設(shè)計(jì)必須以了解業(yè)務(wù)特點(diǎn)作為出發(fā)點(diǎn)，需要考慮互聯(lián)互通、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)、開發(fā)、緩存、存儲、數(shù)據(jù)庫、安全性等層面，這些層面看似一個(gè)整體，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題都可能導(dǎo)致整個(gè)崩潰，所以一個(gè)高可用、高并發(fā)的平臺還少不了監(jiān)控、開發(fā)、運(yùn)維等角色通力協(xié)作。

大型網(wǎng)站的架構(gòu)設(shè)計(jì)，作者也在不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，特別是微服務(wù)架構(gòu)和K8S的運(yùn)用，必然是未來主流的架構(gòu)思想，作者正在努力學(xué)習(xí)。關(guān)于本文內(nèi)容，歡迎大家積極補(bǔ)充。