大規(guī)模動(dòng)態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)主要針對(duì)大流量、高并發(fā)網(wǎng)站構(gòu)建的底層系統(tǒng)架構(gòu)。運(yùn)行大型網(wǎng)站需要一個(gè)可靠、安全、可擴(kuò)展、易維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)作為支持，以保證網(wǎng)站應(yīng)用的平穩(wěn)運(yùn)行。
下面的圖表很好地概述了現(xiàn)代Web應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)。要是沒有一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的Web開發(fā)人員，你可能會(huì)覺得這很復(fù)雜。使用下面的介紹可以對(duì)每個(gè)組件的詳細(xì)信息有一個(gè)初步的了解和理解。
DNS的意思是“域名服務(wù)器”，是實(shí)現(xiàn)萬維網(wǎng)的中樞技術(shù)。為從域名(例如，google.com)到IP地址(例如，85.129.83.120)的關(guān)鍵字/值提供查詢，這對(duì)于計(jì)算機(jī)將請(qǐng)求路由到適當(dāng)?shù)奈恢檬潜匾摹Ｅc電話號(hào)碼相似，域名和IP地址之間的差別在于“打電話給我”和“打電話給我201-867-5309”。類似于需要一個(gè)電話簿去查找過去的號(hào)碼一樣，需要一個(gè)用來查找域名IP地址的通行權(quán)。因此，可以將DNS視為互聯(lián)網(wǎng)的電話簿。
在深入研究負(fù)載平衡的細(xì)節(jié)之前，需要退一步討論水平與垂直應(yīng)用程序擴(kuò)展。水平擴(kuò)展意味著可以通過在資源池中添加更多計(jì)算機(jī)來擴(kuò)展，而“垂直”擴(kuò)展意味著可以通過向現(xiàn)有計(jì)算機(jī)添加更多功率（例如，CPU，RAM）來擴(kuò)展。
在Web開發(fā)中，總是希望水平擴(kuò)展，為了簡單起見，也是因?yàn)閮?nèi)容可能會(huì)中斷。服務(wù)運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器隨機(jī)崩潰、網(wǎng)絡(luò)降級(jí)、整個(gè)數(shù)據(jù)中心脫機(jī)等問題。擁有多個(gè)服務(wù)器允許規(guī)劃中斷，以便應(yīng)用程序繼續(xù)運(yùn)行。換句話說，應(yīng)用程序是“容錯(cuò)的”。其次，橫向擴(kuò)展允許通過讓每個(gè)部分在不同的服務(wù)器上運(yùn)行來最小化地耦合應(yīng)用程序后端的不同部分（Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，服務(wù)X等）。
回到負(fù)載平衡器，它們使水平縮放成為可能。它們將傳入的請(qǐng)求路由到許多應(yīng)用程序服務(wù)器中的一個(gè)，這些服務(wù)器通常是彼此的克隆/鏡像映像，并將響應(yīng)從應(yīng)用程序服務(wù)器發(fā)送回客戶端。它們中的任何一個(gè)都應(yīng)該以相同的方式處理請(qǐng)求，因此只需要在服務(wù)器集中分發(fā)請(qǐng)求，這樣就不會(huì)使這些請(qǐng)求過載。
Web應(yīng)用程序服務(wù)器的描述相對(duì)簡單。它們執(zhí)行處理用戶請(qǐng)求的核心業(yè)務(wù)邏輯，并將HTML發(fā)送回用戶的瀏覽器。為了完成其工作，它們通常與各種后端基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，例如數(shù)據(jù)庫，緩存層，作業(yè)隊(duì)列，搜索服務(wù)，其他微服務(wù)，數(shù)據(jù)/日志記錄隊(duì)列等。如上所述，為了處理用戶請(qǐng)求，通常需要多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器，并且需要插入負(fù)載均衡服務(wù)。
應(yīng)用服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)需要選擇特定語言（Node.js，Ruby，PHP，Scala，Java，C＃.NET等）和該語言的WebMVC框架（ExpressforNode.js，RubyonRails，PlayforScala，LaravelforPHP等）。深入研究這些語言和框架的細(xì)節(jié)超出了本文的范圍。
每個(gè)現(xiàn)代Web應(yīng)用程序都利用一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)信息。數(shù)據(jù)庫提供了定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，插入新數(shù)據(jù)，查找現(xiàn)有數(shù)據(jù)，更新或刪除現(xiàn)有數(shù)據(jù)，跨數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算等的方法。在大多數(shù)情況下，Web應(yīng)用程序服務(wù)器與作業(yè)服務(wù)器直接對(duì)話。此外，每個(gè)后端服務(wù)可能擁有自己的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的其余部分隔離。
NoSQL代表“Non-SQL”，它是一種新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)集，它可以處理大規(guī)模Web應(yīng)用程序可以生成的大量數(shù)據(jù)（SQL的大多數(shù)變體都不能很好地水平擴(kuò)展，只能垂直縮放到某一點(diǎn)）。大體上，業(yè)界正在將SQL作為一個(gè)接口，即使對(duì)于NoSQL數(shù)據(jù)庫也是如此。學(xué)習(xí)SQL是必不可少的，幾乎所有的Web應(yīng)用都會(huì)使用它。
緩存服務(wù)提供了一個(gè)簡單的鍵/值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以在接近O(1)的時(shí)間內(nèi)保存和查找信息。應(yīng)用程序通常利用緩存服務(wù)來保存昂貴計(jì)算的結(jié)果，以便可以從緩存中檢索結(jié)果，而不是在下次需要時(shí)重新計(jì)算它們。應(yīng)用程序可能會(huì)緩存數(shù)據(jù)庫查詢，對(duì)外部服務(wù)的調(diào)用，給定URL的HTML等等的結(jié)果。以下是來自實(shí)際應(yīng)用的一些示例：
Google會(huì)為常見搜索查詢（如“dog”或“TaylorSwift”）緩存搜索結(jié)果，而不是每次都重新計(jì)算它們
Facebook會(huì)緩存您在登錄時(shí)看到的大部分?jǐn)?shù)據(jù)，例如發(fā)布數(shù)據(jù)，朋友等。在此處閱讀有關(guān)Facebook緩存技術(shù)的詳細(xì)文章。
目前兩種最普遍的緩存服務(wù)器技術(shù)是Redis和Memcache。
大多數(shù)Web應(yīng)用程序需要在幕后異步執(zhí)行一些與響應(yīng)用戶請(qǐng)求無直接關(guān)聯(lián)的工作。例如，Google需要抓取并索引整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)才能返回搜索結(jié)果。但是它不是每次搜索時(shí)都會(huì)這樣做。相反，它異步爬取信息，在整個(gè)過程中更新搜索索引。
雖然有不同的體系結(jié)構(gòu)可以完成異步工作，但最普遍的就是我稱之為“作業(yè)隊(duì)列”的體系結(jié)構(gòu)。它由兩部分組成：需要運(yùn)行的“作業(yè)”隊(duì)列和運(yùn)行隊(duì)列中作業(yè)的一個(gè)或多個(gè)作業(yè)服務(wù)器（通常稱為“工作者”）。
作業(yè)隊(duì)列存儲(chǔ)需要異步運(yùn)行的作業(yè)列表。最簡單的是先進(jìn)先出（FIFO）隊(duì)列，但大多數(shù)應(yīng)用程序最終需要某種優(yōu)先級(jí)排隊(duì)系統(tǒng)。每當(dāng)應(yīng)用程序需要運(yùn)行作業(yè)時(shí)，無論是在某種常規(guī)計(jì)劃中還是由用戶操作確定，它只需將相應(yīng)的作業(yè)添加到隊(duì)列中。
例如，相關(guān)公司可以利用一個(gè)工作隊(duì)列提供后臺(tái)支持。運(yùn)行工作來編碼視頻和照片，處理CSV以進(jìn)行元數(shù)據(jù)標(biāo)記，聚合用戶統(tǒng)計(jì)信息，發(fā)送密碼重置電子郵件等。工作隊(duì)列可以采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列算法，以確保盡快完成發(fā)送密碼重置電子郵件等時(shí)間敏感操作。
作業(yè)服務(wù)器處理作業(yè)。它們輪詢作業(yè)隊(duì)列以確定是否有工作要做，如果有，它們會(huì)從隊(duì)列中彈出作業(yè)并執(zhí)行它。
許多Web應(yīng)用程序支持某種搜索功能，其中用戶提供文本輸入（通常稱為“查詢”），并且應(yīng)用程序返回最相關(guān)的結(jié)果。支持此功能的技術(shù)通常稱為“全文搜索”，它利用反向索引快速查找包含查詢關(guān)鍵字的文檔。
雖然可以直接從某些數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全文搜索（例如，MySQL支持全文搜索），但通常運(yùn)行單獨(dú)的“搜索服務(wù)”來計(jì)算和存儲(chǔ)反向索引并提供查詢接口。今天最流行的全文搜索平臺(tái)是Elasticsearch，盡管還有其他選項(xiàng)，如Sphinx或ApacheSolr。
一旦應(yīng)用程序達(dá)到一定規(guī)模，可能會(huì)有某些“服務(wù)”被分割出來作為單獨(dú)的應(yīng)用程序運(yùn)行。它們沒有暴露于外部世界，但應(yīng)用程序和其他服務(wù)與它們互動(dòng)：
帳戶服務(wù)：在網(wǎng)站上存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，這使得商家能夠輕松提供交叉銷售機(jī)會(huì)并創(chuàng)建更統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)
內(nèi)容服務(wù)存儲(chǔ)所有視頻，音頻和圖像內(nèi)容的元數(shù)據(jù)。它還提供用于下載內(nèi)容和查看下載歷史記錄的界面。
支付服務(wù)提供用于對(duì)客戶信用卡進(jìn)行計(jì)費(fèi)的界面。
HTML→PDF服務(wù)提供了一個(gè)接受HTML并返回相應(yīng)PDF文檔的簡單界面。
如今，公司存亡取決于他們利用數(shù)據(jù)的能力。幾乎每個(gè)應(yīng)用程序，一旦達(dá)到一定規(guī)模，就會(huì)利用數(shù)據(jù)管道來確保收集，存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)。典型的管道有三個(gè)主要階段：
1、該應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)（通常是關(guān)于用戶交互的事件）發(fā)送到數(shù)據(jù)“firehose”，該數(shù)據(jù)提供用于攝取和處理數(shù)據(jù)的流接口。通常，原始數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換或擴(kuò)充并傳遞給另一個(gè)firehose。AWSKinesis和Kafka是用于此目的的兩種最常用的技術(shù)。
2、原始數(shù)據(jù)以及最終轉(zhuǎn)換/增強(qiáng)數(shù)據(jù)保存到云存儲(chǔ)。AWSKinesis提供了一個(gè)名為“firehose”的設(shè)置，可以將原始數(shù)據(jù)保存到云存儲(chǔ)（S3）中，非常容易配置。
3、經(jīng)過轉(zhuǎn)換/增強(qiáng)的數(shù)據(jù)通常被加載到數(shù)據(jù)倉庫中進(jìn)行分析。大型公司通常會(huì)使用Oracle或其他專有存儲(chǔ)技術(shù)。如果數(shù)據(jù)集足夠大，則可能需要類似Hadoop的NoSQLMapReduce技術(shù)進(jìn)行分析。
架構(gòu)圖中沒有描繪的另一個(gè)步驟：將數(shù)據(jù)從應(yīng)用程序和服務(wù)的操作數(shù)據(jù)庫加載到專門存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫中。通過將核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與用戶交互事件數(shù)據(jù)結(jié)合起來，為分析師提供一個(gè)整體數(shù)據(jù)集。
據(jù)AWS稱，“云存儲(chǔ)是一種通過互聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)，訪問和共享數(shù)據(jù)的簡單且可擴(kuò)展的方式”。您可以使用它來存儲(chǔ)和訪問或多或少存儲(chǔ)在本地文件系統(tǒng)上的任何內(nèi)容，并且可以通過HTTP上的RESTfulAPI與其進(jìn)行交互。亞馬遜的S3產(chǎn)品是目前最流行的云端存儲(chǔ)產(chǎn)品，也是許多多媒體行業(yè)公司廣泛依賴的產(chǎn)品，用于存儲(chǔ)視頻，照片和音頻資產(chǎn)，CSS和Javascript，用戶事件數(shù)據(jù)等等。
CDN代表“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”，該技術(shù)提供了一種通過網(wǎng)絡(luò)提供靜態(tài)HTML，CSS，Javascript和圖片等內(nèi)容的方式，比從單一源服務(wù)器提供服務(wù)要快得多。它的工作原理是在世界各地的許多“邊緣”服務(wù)器上分發(fā)內(nèi)容，以便用戶最終從“邊緣”服務(wù)器而不是源服務(wù)器下載內(nèi)容。例如，在下圖中，西班牙的用戶從位于紐約市的原始服務(wù)器的站點(diǎn)請(qǐng)求網(wǎng)頁，但該頁面的靜態(tài)資產(chǎn)是從英格蘭的CDN“邊緣”服務(wù)器加載的，從而防止了許多緩慢的跨大西洋HTTP要求。
通常，Web應(yīng)用程序應(yīng)始終使用CDN來提供CSS，Javascript，圖像，視頻和其他媒體內(nèi)容。某些app也可能利用CDN來提供靜態(tài)HTML頁面。
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