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大型视频网站系统架构演化之路


一个成熟的大型视频网站(如淘宝、京东等)的系统架构并不是开端设计就具备完好的高性能、高可用、平安等特性,它总是随着用户量的增加,业务功用的扩展逐步演化完善的,在这个过程中,开发形式、技术架构、设计思想也发作了很大的变化,就连技术人员也从几个人开展到一个部门以至一条产品线。所以成熟的系统架构是随业务扩展而完善出来的,并不是一蹴而就;不同业务特征的系统,会有各自的偏重点,例如淘宝,要处理海量的商品信息的搜索、下单、支付,例如腾讯,要处理数亿的用户实时音讯传输,百度它要处置海量的搜索恳求,他们都有各自的业务特性,系统架构也有所不同。虽然如此我们也能够从这些不同的视频网站背景下,找出其中共用的技术,这些技术和手腕能够普遍运转在大型视频网站系统的架构中,下面就经过引见大型视频网站系统的演化过程,来认识这些技术和手腕。



一、最开端的视频网站架构


最初的架构,应用程序、数据库、文件都部署在一台效劳器上,如图:



二、应用、数据、文件别离



随着业务的扩展,一台效劳器曾经不能满足性能需求,故将应用程序、数据库、文件各自部署在独立的效劳器上,并且依据效劳器的用处配置不同的硬件,到达最佳的性能效果。



三、应用缓存改善视频网站性能



在硬件优化性能的同时,同时也经过软件停止性能优化,在大局部的视频网站系统中,都会应用缓存技术改善系统的性能,运用缓存主要源于热点数据的存在,大局部视频网站访问都遵照28准绳(即80%的访问恳求,最终落在20%的数据上),所以我们能够对热点数据停止缓存,减少这些数据的访问途径,进步用户体验。



缓存完成常见的方式是本地缓存、散布式缓存。当然还有CDN、反向代理等,这个后面再讲。本地缓存,望文生义是将数据缓存在应用效劳器本地,能够存在内存中,也能够存在文件,OSCache就是常用的本地缓存组件。本地缓存的特性是速度快,但由于本地空间有限所以缓存数据量也有限。散布式缓存的特性是,能够缓存海量的数据,并且扩展十分容易,在门户类视频网站中常常被运用,速度按理没有本地缓存快,常用的散布式缓存是Memcached、Redis。



四、运用集群改善应用效劳器性能



应用效劳器作为视频网站的入口,会承当大量的恳求,我们常常经过应用效劳器集群来分担恳求数。应用效劳器前面部署负载平衡效劳器调度用户恳求,依据分发战略将恳求分发到多个应用效劳器节点。



常用的负载平衡技术硬件的有F5,价钱比拟贵,软件的有LVS、Nginx、HAProxy。LVS是四层负载平衡,依据目的地址和端口选择内部效劳器,Nginx是七层负载平衡和HAProxy支持四层、七层负载平衡,能够依据报文内容选择内部效劳器,因而LVS分发途径优于Nginx和HAProxy,性能要高些,而Nginx和HAProxy则更具配置性,如能够用来做动静别离(依据恳求报文特征,选择静态资源效劳器还是应用效劳器)。



五、数据库读写别离和分库分表



随着用户量的增加,数据库成为最大的瓶颈,改善数据库性能常用的手腕是停止读写别离以及分表,读写别离望文生义就是将数据库分为读库和写库,经过主备功用完成数据同步。分库分表则分为程度切分和垂直切分,程度切换则是对一个数据库特大的表停止拆分,例如用户表。垂直切分则是依据业务不同来切换,如用户业务、商品业务相关的表放在不同的数据库中。



六、运用CDN和反向代理进步视频网站性能



假设我们的效劳器都部署在成都的机房,关于四川的用户来说访问是较快的,而关于北京的用户访问是较慢的,这是由于四川和北京分别属于电信和联通的不同兴旺地域,北京用户访问需求经过互联路由器经过较长的途径才干访问到成都的效劳器,返回途径也一样,所以数据传输时间比拟长。关于这种状况,常常运用CDN处理,CDN将数据内容缓存到运营商的机房,用户访问时先从最近的运营商获取数据,这样大大减少了网络访问的途径。比拟专业的CDN运营商有蓝汛、网宿。



而反向代理,则是部署在视频网站的机房,当用户恳求到达时首先访问反向代理效劳器,反向代理效劳器将缓存的数据返回给用户,假如没有没有缓存数据才会继续走应用效劳器获取,也减少了获取数据的本钱。反向代理有Squid,Nginx。



七、运用散布式文件系统



用户一天天增加,业务量越来越大,产生的文件越来越多,单台的文件效劳器曾经不能满足需求。需求散布式的文件系统支撑。常用的散布式文件系统有NFS。


八、运用NoSql和搜索引擎


关于海量数据的查询,我们运用nosql数据库加上搜索引擎能够到达更好的性能。并不是一切的数据都要放在关系型数据中。常用的NOSQL有mongodb和redis,搜索引擎有lucene。


九、将应用效劳器停止业务拆分


随着业务进一步扩展,应用程序变得十分臃肿,这时我们需求将应用程序停止业务拆分,如百度分为新闻、网页、图片等业务。每个业务应用担任相对独立的业务运作。业务之间经过音讯停止通讯或者同享数据库来完成。


十、搭建散布式效劳


这时我们发现各个业务应用都会运用到一些根本的业务效劳,例如用户效劳、订单效劳、支付效劳、平安效劳,这些效劳是支撑各业务应用的根本要素。我们将这些效劳抽取出来应用分部式效劳框架搭建散布式效劳。淘宝的Dubbo是一个不错的选择。


小结

大型视频网站的架构是依据业务需求不时完善的,依据不同的业务特征会做特定的设计和思索,本文只是讲述一个常规大型视频网站会触及的一些技术和手腕。



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