大型網(wǎng)站架構設計是一個循序漸進的過程，圍繞“性能、可用性、伸縮性、擴展性、安全性”展開，下面是個人關于網(wǎng)站架構方面的一些總結，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，設置緩存時間、Referer限制(防盜鏈)等進行流量優(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等前端構建工具進行處理

啟用瀏覽器緩存和文件壓縮：壓縮圖片、JS/CSS混淆壓縮、Web服務器開啟Gzip壓縮&設置文件expire緩存時間;

異步加載：動態(tài)接口通過Ajax異步加載，減少網(wǎng)絡請求(可以通過JSONP或者設置Access-Control-Allow-Origin進行跨域);

使用驗證碼：使用短信或圖像驗證碼，提高驗證碼的復雜度及多樣性，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中，太大的Cookie會嚴重影響數(shù)據(jù)傳輸，例如針對CDN采用獨立域名，可以減少靜態(tài)資源加載攜帶Cookie信息;

緩存

關于緩存，永遠要記住二八定律：80%的業(yè)務訪問集中在20%的數(shù)據(jù)上。將熱點數(shù)據(jù)進行緩存，可以降低網(wǎng)絡I/O和磁盤I/O，極大提升響應速度，除了前端本地資源緩存外，服務端緩存常見做法如下：

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

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，可以進行緩存預熱、預先加載熱點數(shù)據(jù)，同時需要防止緩存穿透;

消息隊列

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

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隊列中，消費端通過拉取的方式，并且拉去速度有消費端來控制，則就可以控制流量趨于平穩(wěn)，達到了削峰填谷的目的，或者說起到了流控的目標。

數(shù)據(jù)庫

使用緩存后，大部分數(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需要訪問數(shù)據(jù)庫。當用戶達到一定規(guī)模后，數(shù)據(jù)庫會因為負載壓力過高而成為瓶頸，常見做法如下：

讀寫分離：利用Mysql主從復制機制搭建讀寫分離集群，在客戶端實現(xiàn)或者服務端利用中間件(例如MyCAT)實現(xiàn)讀寫分離;

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

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

負載均衡

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

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

DNS負載均衡：DNS解析可以依據(jù)不同網(wǎng)絡運營商、地區(qū)進行分別解析、從而實現(xiàn)DNS層面負載均衡;

代碼

多線程：充分利用多CPU優(yōu)勢進行數(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，這個時候需要對核心資源枷鎖，利用Redis或者Zookeeper等可以實現(xiàn)分布式鎖;

設計模式：充分利用設計模式，實現(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)結構和算法：好的數(shù)據(jù)結構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：良好的編程習慣，例如即時清理內(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速度的關鍵，可以開啟SQL慢查詢?nèi)罩荆瑢?zhí)行效率慢的SQL語句進行優(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進行日常Git協(xié)作。

日志：統(tǒng)一的日志輸出標準，有利于進行數(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主從復制進行增量備份、Mysqldump全量備份、Redis利用RDB或者AOF進行備份;

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

自動化

CI/CD：利用成熟的CI/CD機制實現(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臺的服務器部署，可以采用ansible進行批量管理

自動監(jiān)控/報警：監(jiān)控用戶行為日志、服務器日志等 ，可結合zabbix+ELK進行實施;

自動降級和資源調度：微服務架構范疇，作者也在努力學習中。

安全

二次驗證：充分手機驗證/人臉識別進行二次驗證，保障操作的真實性;

web防火墻：傳統(tǒng)防火墻僅限于包過濾，網(wǎng)絡和端口地址轉換(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、安全合規(guī)等功能;可以利用阿里云等提供的WAF服務或者基于Nginx+lua等實現(xiàn)的類似API網(wǎng)關實施類似功能;

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、緩存服務、中間件等盡量只允許內(nèi)外訪問，如果確實需要可以通過路由轉發(fā)或反向代理實現(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token/驗證碼等;

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、視頻等進行過濾和審核。

總結

架構的演變，遵循著”分層->分割->分布式”的思路不斷深入，是隨著業(yè)務的增長，不斷積累經(jīng)驗、優(yōu)化、改良的過程。業(yè)務發(fā)展是架構發(fā)展的主要力量，架構的核心價值是服務業(yè)務的靈活發(fā)展。所有的架構設計必須以了解業(yè)務特點作為出發(fā)點，需要考慮互聯(lián)互通、負載均衡、網(wǎng)絡、開發(fā)、緩存、存儲、數(shù)據(jù)庫、安全性等層面，這些層面看似一個整體，任何一個環(huán)節(jié)出問題都可能導致整個崩潰，所以一個高可用、高并發(fā)的平臺還少不了監(jiān)控、開發(fā)、運維等角色通力協(xié)作。

大型網(wǎng)站的架構設計，作者也在不斷的學習和實踐，特別是微服務架構和K8S的運用，必然是未來主流的架構思想，作者正在努力學習。關于本文內(nèi)容，歡迎大家積極補充。