大型网站的技术挑战主要来自于庞大的用户，高并发的访问和海量的数据，任何简单的业务一旦需要处理数以 P 计的数据和面对数以亿计的用户，问题就会变得很棘手。大型网站架构主要解决这类问题。本文内容大部分来自《大型网站技术架构》,这本书还是很值得一看。
初级阶段的网站架构
再大型的网站都是从小型网站发展而来，小型网站最开始没有太多人访问，只需要一台服务器就绰绰有余，这时的网站架构如下图所示：
特点：应用程序、数据库、文件等所有资源都在一台服务器上。
应用服务和数据服务分离
随着业务的快速发展，一台服务器已经不能满足需求：越来越多的用户访问导致性能越来越差，越来越多的数据导致存储空间不足。这时就需要将应用和数据分离。应用和数据分离后整个网站将使用3台服务器：应用服务器、文件服务器和数据库服务器。这 3 台服务器根据其服务的需求对硬件资源的要求各不相同：
(1) 应用服务器需要处理大量的业务逻辑，因此需要CPU强大的计算机做服务器；
(2) 数据库服务器需要快速磁盘检索和数据缓存，因此需要有高性能磁盘和大内存的计算机做服务器；
(3) 文件服务器需要存储大量用户上传的文件，因此需要有大硬盘的计算机做服务器
此时，网站系统的架构如下图所示：
应用和数据分离后，不同特性的服务器承担不同的服务角色，网站的并发处理能力和数据存储空间得到了很大改善，支持网站业务进一步发展。但是随着用户逐渐增多，网站又一次面临挑战：数据库压力太大导致访问延迟，进而影响整个网站的性能，用户体验受到影响。这时需要对网站架构进一步优化。
使用缓存改善网站性能
网站访问的特点和现实世界的财富分配一样遵循二八定律：80% 的业务访问集中在20% 的数据上。既然大部分业务访问集中在一小部分数据上，那么如果把这一小部分数据缓存在内存中，就可以减少数据库的访问压力，提高整个网站的数据访问速度，改善数据库的写入性能了。 网站使用的缓存可以分为两种：缓存在应用服务器上的本地缓存和缓存在专门的分布式缓存服务器上的远程缓存。此时网站架构如下所示：
(1) 本地缓存的访问速度更快一些，但是受应用服务器内存限制，其缓存数据量有限，而且会出现和应用程序争用内存的情况。
(2) 远程分布式缓存可以使用集群的方式，部署大内存的服务器作为专门的缓存服务器，可以在理论上做到不受内存容量限制的缓存服务。
使用缓存后，数据访问压力得到有效缓解，但是单一应用服务器能够处理的请求连接有限，在网站访问高峰期，应用服务器成为整个网站的瓶颈。
使用应用服务器集群
使用集群是网站解决高并发、海量数据问题的常用手段。当一台服务器的处理能力、存储空间不足时，不要企图去更换更强大的服务器，对大型网站而言，不管多么强大的服务器，都满足不了网站持续增长的业务需求。这种情况下，更恰当的做法是增加一台服务器分担原有服务器的访问及存储压力。 对网站架构而言，只要能通过增加一台服务器的方式改善负载压力，就可以以同样的方式持续增加服务器不断改善系统性能，从而实现系统的可伸缩性。应用服务器实现集群是网站可伸缩架构设计中较为简单成熟的一种，如下图所示：
通过负载均衡调度服务器，可以将来自用户浏览器的访问请求分发到应用服务器集群中的任何一台服务器上，如果有更多用户，就在集群中加入更多的应用服务器，使应用服务器的压力不再成为整个网站的瓶颈。
关于网站架构的优化，还有多种技术，如数据库读写分离、使用分布式架构等等，这些将在下篇再介绍。
参考资料：<<大型网站技术架构>>
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