Web应用的负载均衡、集群、高可用的解决方案---解决高并发

架构学习之路——高可用高并发系统设计原则

网站服务架构


一、相关术语:

1.高并发:由于网站PV(page view)访问量大,单台服务器承载大量访问所带来的压力.所以利用负载均衡技术、反向代理技术、数据库集群、web服务器集群、Nosql分布式缓存技术等,以实现单台数据器不能达到的并发量。
2.分布式(distributed):将同一程序的不同业务分布在不同的服务器。分布式中的每一个结点都可以做集群,而集群不一定就是分布式的。
3.集群(cluster):用N台服务器构成一个松耦合的多处理器系统(对外来说,他们就是一个服务器),它们之间通过网络实现通信。让N台服务器之间相互协作,共同承载一个网站的请求压力。
4.负载均衡(load balance):根据某种负载策略把请求分发到集群中的每一台服务器上,让整个服务器群来处理网站的请求。
5.高可用(HA): 在集群服务器架构中,当主服务器故障时,备份服务器能够自动接管主服务器的工作,并及时切换过去,以实现对用户的不间断服务。ps:这里我感觉它跟故障转移(failover)是一个意思。
6.正向代理:我们常说的代理也就是只正向代理,正向代理的过程,它隐藏了真实的请求客户端,服务端不知道真实的客户端是谁,客户端请求的服务都被代理服务器代替来请求,某些科学上网工具扮演的就是典型的正向代理角色。用浏览器访问http://www.google.com 时,被残忍的block,于是你可以在国外搭建一台代理服务器,让代理帮我去请求google.com,代理把请求返回的相应结构再返回给我。
7.反向代理:反向代理隐藏了真实的服务端,当我们请求 ww.baidu.com 的时候,就像拨打10086一样,背后可能有成千上万台服务器为我们服务,但具体是哪一台,你不知道,也不需要知道,你只需要知道反向代理服务器是谁就好了,ww.baidu.com 就是我们的反向代理服务器,反向代理服务器会帮我们把请求转发到真实的服务器那里去。Nginx就是性能非常好的反向代理服务器,用来做负载均衡。
8.session复制/共享
在访问系统的会话过程中,用户登录系统后,不管访问系统的任何资源地址都不需要重复登录,这里面servlet容易保存了该用户的会话(session)。如果两个tomcat(A、B)提供集群服务时候,用户在A-tomcat上登录,接下来的请求web服务器根据策略分发到B-tomcat,因为B-tomcat没有保存用户的会话(session)信息,不知道其登录,会跳转到登录界面。
这时候我们需要让B-tomcat也保存有A-tomcat的会话,我们可以使用tomcat的session复制实现或者通过其他手段让session共享。

二、网站架构服务;

对于访问量大的网站而言,将网站的各个部分拆分(分布式)分别部署到不同服务器(集群)上是很有必要的。例如将图片和web站点分开。一般而言,在网站的整个服务器部署上分为如下几种类型:
 1.文件服务器:一般存储系统的相关图片和文件,给各个子系统提供统一的文件调用
 2.代理服务器(负载均衡服务器):一般使用linux+Nginx作为反向代理
 w3.eb服务器:net中最常用的Web服务器IIS,Mono中一般使用Nginx
 4.应用服务器:负责系统中各个业务逻辑的提供,比如用户中心,结算中心,支付中心等
 5.缓存服务器:提供MemCached缓存服务,redis 使用比较多
 6.数据库服务器:负责网站数据的提供,一般为Sqlserver,mysql,oracle等
 

 三、几个组件:

1.apache
它是Apache软件基金会的一个开放源代码的跨平台的网页服务器,属于老牌的web服务器了,支持基于Ip或者域名的虚拟主机,支持代理服务器,支持安全Socket层(SSL)等等,目前互联网主要使用它做静态资源服务器,也可以做代理服务器转发请求(如:图片链等),结合tomcat等servlet容器处理jsp。
2.nginx
俄罗斯人开发的一个高性能的 HTTP和反向代理服务器。由于Nginx 超越 Apache 的高性能和稳定性,使得国内使用 Nginx 作为 Web 服务器的网站也越来越多,其中包括新浪博客、新浪播客、网易新闻、腾讯网、搜狐博客等门户网站频道等,在3w以上的高并发环境下,ngnix处理能力相当于apache的10倍。
3.lvs
Linux Virtual Server的简写,意即Linux虚拟服务器,是一个虚拟的服务器集群系统。由毕业于国防科技大学的章文嵩博士于1998年5月创立,可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。了解更多,访问官网:http://zh.linuxvirtualserver.org/。
4.HAProxy
HAProxy提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理,支持虚拟主机,它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点, 这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在当前的硬件上,完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中, 同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上.
5.keepalived
这里说的keepalived不是apache或者tomcat等某个组件上的属性字段,它也是一个组件,可以实现web服务器的高可用(HA high availably)。它可以检测web服务器的工作状态,如果该服务器出现故障被检测到,将其剔除服务器群中,直至正常工作后,keepalive会自动检测到并加入到服务器群里面。实现主备服务器发生故障时ip瞬时无缝交接。它是LVS集群节点健康检测的一个用户空间守护进程,也是LVS的引导故障转移模块(director failover)。Keepalived守护进程可以检查LVS池的状态。如果LVS服务器池当中的某一个服务器宕机了。keepalived会通过一 个setsockopt呼叫通知内核将这个节点从LVS拓扑图中移除。
Keepalived详解:https://my.oschina.net/piorcn/blog/404644
6.memcached
它是一个高性能分布式内存对象缓存系统。当初是Danga Interactive为了LiveJournal快速发展开发的系统,用于对业务查询数据缓存,减轻数据库的负载。其守护进程(daemon)是用C写的,但是客户端支持几乎所有语言(客户端基本上有3种版本[memcache client for java;spymemcached;xMecache]),服务端和客户端通过简单的协议通信;在memcached里面缓存的数据必须序列化。
7.terracotta
是一款由美国Terracotta公司开发的著名开源Java集群平台。它在JVM与Java应用之间实现了一个专门处理集群功能的抽象层,允许用户在不改变系统代码的情况下实现java应用的集群。支持数据的持久化、session的复制以及高可用(HA)。详细参考:http://topmanopensource.iteye.com/blog/1911679

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