大型网站技术架构核心原理剖析

什么是软件架构
维基百科定义：软件架构是指对软件整体结构和组件的抽象描述，用于指导大型软件系统各个方面的设计。
软件架构的五个要素：

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可以通过检查这五个要素来衡量软件架构设计的优缺点。
高性能
网站性能是一个客观指标，具体体现在响应时间、吞吐量等技术指标上。
性能优化的最终目标：提升用户体验。
网站性能测试是性能优化的前提和基础，也是性能优化结果的检验和衡量标准。
让我们从三个角度来看看网站性能的不同标准：
用户视角
网站响应的速度（通信时间、处理时间、解析响应数据的时间）。
开发者视角
关注程序本身及其相关子系统的性能，包括响应延迟、系统吞吐量、并发处理能力、系统稳定性等技术指标。
运营商视角
重点关注基础设施性能和资源利用率，如网络运营商的带宽能力、服务器硬件配置、数据中心网络架构、服务器资源利用率和网络带宽等。
性能测试指标
网站性能测试的主要指标有：
性能测试方法
性能测试是不断增加对系统的访问压力，以获得系统性能指标、最大负载能力和最大压力承受能力的过程。性能测试主要包括以下几种方法：
性能分析与优化
排查网站性能瓶颈的方法：查看请求处理的各个环节的日志，分析哪个环节响应时间不合理，超出预期；然后查看监控数据，分析影响性能的主要因素是内存、磁盘、网络还是CPU、次数？问题是架构设置不合理，或者系统资源确实不足。
定位具体性能问题后，根据性能原因进行性能优化。性能优化主要从三个方面进行优化：
性能优化策略
网页前端优化
1. 浏览器访问优化
2. CDN 加速
CDN（，）是指将数据缓存在离用户最近的地方，使用户能够以最快的速度获取数据，提高网页的打开速度。
CDN适用于缓存静态资源，如图片、文件、CSS、脚本、静态文件等。
3. 反向代理
反向代理是指服务器根据客户端的请求，从与其关联的一组或多组后端服务器中获取资源，然后将这些资源返回给客户端。客户端只知道反向代理的 IP 地址。不知道代理服务器背后的具体真实服务器的存在。
反向代理的作用：
应用服务器优化
1. 分布式缓存
网站性能优化第一定律：优先使用缓存来优化性能。
原理：将数据存储在访问速度快的存储介质中，以加快访问速度。
缓存作用：
明智地使用缓存：
2. 异步操作
使用消息队列进行异步调用以提高网站性能。
使用消息队列后，将用户请求的数据发送到消息队列并立即返回，然后消息队列的消费者从消息队列中获取数据，然后进行逻辑处理（如写入数据库））。
3. 使用集群
使用负载均衡技术为应用构建多台服务器组成的服务器集群，将并发访问请求分发到多台服务器处理，避免单台服务器因负载压力过大而响应缓存，减少用户请求响应延迟，提高用户经验。
4. 代码优化
代码优化主要集中在以下几个方面：
存储性能优化

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磁盘是系统最严重的瓶颈。
1. 硬盘和固态硬盘
在网站应用中，大多数应用随机访问数据，机械硬盘由于需要移动磁头臂而性能较差。SSD 具有更好的性能。
2. B+ 树 & LSM 树
为了提高数据访问特性，文件系统或数据库系统通常对数据进行排序和存储以加快检索速度，因此需要保证数据在不断更新、插入和删除后仍然有序。