架构系列一：大型项目架构演进过程

秒速五厘米 2022-05-23 12:52 258阅读 0赞

作为一名程序员，单单只会Coding是远远不够的，想要走的更高更完，还必需懂Coding之外的其他东西，如架构设计，系统分析等，今天就架构这块，谈谈自己的理解

**一、单机时代**  
单机时间的应用，都很简单，一个应用，一台服务器，就搞定了，大至的架构设计如下图  
![这里写图片描述][70]  
用户通过Internet访问某个网站，经过DNS服务器解析，找到对应的服务器地址，请求服务器，响应用户请求的信息  
优点：  
1.部署简单  
2.维护方便  
3.成本低  
缺点：  
1.DNS服务器或应用服务器宕机，整个网站不可访问

单机的系统架构，缺点很明显，现在应该不会有哪个企业用这种部署方式，如果有，那只能说呵呵了。单机不好，那就多部署几个应用嘛，用DNS去扩展，因此就用了下面这种架构设计

**二、基于DNS的集群部署**  
先看图，DNS的集群部署如下  
![这里写图片描述][70 1]  
在DNS服务器上，配置了一个域名对应三个IP(和Tomcat服务器的IP对应)，同时部署了三台Tomcat服务器，这样用户发送请求，经过DNS解析，找到其中一台Tomcat服务器来响应用户的请求，是不是也达到了“集群”的效果  
优点：  
1.部署简单，只需要在DNS服务器上多加几条映射关系，再扩展几台应用服务器就可以了  
缺点：  
1.如果有一台Tomcat服务器宕机，经过DNS解析，正好解析到这台服务器的IP，就无法给用户提供响应  
2.服务器之间不能实现负载，可能会出现这种情况：一台服务器处理很多用户的请求，但是其他服务器却是空闲状态

这种集群方式缺点也很明显，Tomcat应用服务器之间不可以自动切换，如果一台服务器宕机或负载太高，有没有办法可以让服务器之间自动切换，分担负载呢，这必须有啊，请看下面这种基于Nginx的集群部署

**三、Nginx集群部署**  
Nginx集群部署的架构图如下  
![这里写图片描述][70 2]  
这种架构，DNS只配置一条记录，该条记录的IP，是统一对外的IP地址；同时增加了Nginx做反向代理，所有的请求，都必须经过Nginx处理，根据权重负载等，Nginx会自动计算，选择一台服务器处理用户的请求  
优点：  
1.简化DNS配置  
2.安全性，所有请求都经过Nginx，避免用户直接与应用服务器直接通信，Nginx与应用服务器之间使用内网地址通信  
3.如果某台应用服务器宕机，Nginx会自动将这台服务器从集群中剔除，并指定另一台服务器作为响应，宕机的服务器恢复后，Nginx会自动将它加入到集群中  
缺点：  
1.部署复杂  
2.用户Session共享问题，例如目前使用Tomcat1服务器响应用户请求，突然宕机了，这时Nginx会切换到另一个服务器如Tomcat2继续响应用户的操作，但是用户已经登录，Session信息保存在Tomcat1服务器上，Tomcat2上没有用户的信息，因此需要解决Session共享的问题，只要是做集群，都会碰到这个问题  
3.Nginx万一宕机，整个应用将无法正常工作

以上这种架构，已经可以满足大部分小型企业的需求了，但难免Nginx会有宕机的可能，如果宕机，整个应用就完完了，实际在企业中，老板怎么可能容忍因宕机应用无法正常运作的事情发生呢，请看下面的另一种架构

**四、keepalived+Nginx集群**  
在介绍之间，先看下keepalived是做什么的

**keepalived介绍：**  
Keepalived起初是为LVS设计的，专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态，它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态，如果某个服务器节点出现异常，或者工作出现故障，Keepalived将检测到，并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除，这些工作全部是自动完成的，不需要人工干涉，需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点

**keepalived+Nginx集群架构图**  
![这里写图片描述][70 3]  
这种集群架构，在Nginx层，加了keepalived，都配置成相同的虚拟IP，保证nginx的高可用性，如果其中一个Nginx宕机，keepalived会自动检测到，并切换另一台Nginx处理用户的请求  
![这里写图片描述][70 4]

Nginx号称最大可抗并发数为10W，这不小了，已经可以满足大部分中小企业的需求，当然，Nginx毕竟也有上限，超出Nginx上限怎么办呢？此时就得LVS/F5登场了，LVS是Linux Virtual Server的简称，实施在操作系统层，F5性能比LVS更高，实施在硬件层面，当然，也比LVS昂贵

**五、LVS+keepalived+Nginx集群**  
LVS+keepalived+Nginx集群架构图如下  
![这里写图片描述][70 5]  
纵向上增加了LVS，通过LVS来扩展多个Nginx，结合keepalived保证nginx的高可用，通过nginx来做负载均衡，基本上可以满足99%以上企业的需求了，那剩下的1%的企业，像淘宝，腾讯，百度这种级别的，超出nginx上限怎么办呢，这时候又回到了问题的开始，水平扩展NDS服务器，增加DNS轮询，想想淘宝，腾讯不可能只有一台DNS服务器吧，一定有很多台，这样才是解决性能问题的根本

到此，系统架构的演变就完成了，如果你有更好的或不同的部署方案，欢迎留言，接下来会基于LVS+keepalived+Nginx，搭建一套完成的集群，请看下一篇博文[《架构系列二：使用LVS+keepalived+nginx+tomcat实现集群部署》][LVS_keepalived_nginx_tomcat]

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[70 4]: /images/20220523/85ea8d6d379f4c46ba65ede2eb9fe21b.png
[70 5]: /images/20220523/cb98a9e568654958b14d778c218df75a.png
[LVS_keepalived_nginx_tomcat]: https://blog.csdn.net/kity9420/article/details/80640025