電商網(wǎng)站架構(gòu)案例。從電商網(wǎng)站的需求，到單機架構(gòu)，逐步演變?yōu)槌Ｓ玫?，可供參考的分布式架?gòu)的原型。除具備功能需求外，還具備一定的高性能，高可用，可伸縮，可擴展等非功能質(zhì)量需求（架構(gòu)目標(biāo)）。
根據(jù)實際需要，進行改造，擴展，支持千萬PV，是沒問題的。
本次分享大綱
1、電商案例的原因
2、電商網(wǎng)站需求
3、網(wǎng)站初級架構(gòu)
4、系統(tǒng)容量估算
5、網(wǎng)站架構(gòu)分析
6、網(wǎng)站架構(gòu)優(yōu)化
架構(gòu)總結(jié)
電商網(wǎng)站案例，一共有三篇本篇主要說明網(wǎng)站的需求，網(wǎng)站初始架構(gòu)，系統(tǒng)容量估算方法。
一、電商案例的原因
分布式大型網(wǎng)站，目前看主要有幾類1.大型門戶，比如網(wǎng)易，新浪等；2.SNS網(wǎng)站，比如校內(nèi)，開心網(wǎng)等；3.電商網(wǎng)站：比如阿里巴巴，京東商城，國美在線，汽車之家等。大型門戶一般是新聞類信息，可以使用CDN，靜態(tài)化等方式優(yōu)化，開心網(wǎng)等交互性比較多，可能會引入更多的NOSQL，分布式緩存，使用高性能的通信框架等。電商網(wǎng)站具備以上兩類的特點，比如產(chǎn)品詳情可以采用CDN，靜態(tài)化，交互性高的需要采用NOSQL等技術(shù)。因此，我們采用電商網(wǎng)站作為案例，進行分析。
二、電商網(wǎng)站需求
客戶需求：
●建立一個全品類的電子商務(wù)網(wǎng)站（B2C），用戶可以在線購買商品，可以在線支付，也可以貨到付款；
●用戶購買時可以在線與客服溝通；
●用戶收到商品后，可以給商品打分，評價；
●目前有成熟的進銷存系統(tǒng)；需要與網(wǎng)站對接；
●希望能夠支持3~5年，業(yè)務(wù)的發(fā)展；
●預(yù)計3~5年用戶數(shù)達(dá)到1000萬；
●定期舉辦雙11，雙12,三八男人節(jié)等活動；
●其他的功能參考京東或國美在線等網(wǎng)站。
客戶就是客戶，不會告訴你具體要什么，只會告訴你他想要什么，我們很多時候要引導(dǎo)，挖掘客戶的需求。好在提供了明確的參考網(wǎng)站。因此，下一步要進行大量的分析，結(jié)合行業(yè)，以及參考網(wǎng)站，給客戶提供方案。
其他的略~~~~~
需求功能矩陣
需求管理傳統(tǒng)的做法，會使用用例圖或模塊圖（需求列表）進行需求的描述。這樣做常常忽視掉一個很重要的需求（非功能需求），因此推薦大家使用需求功能矩陣，進行需求描述。
本電商網(wǎng)站的需求矩陣如下：
大型電商網(wǎng)站架構(gòu)案例分析和技術(shù)架構(gòu)
圖片存儲的要求（海量小圖片）用戶可以在線購買商品會員管理，購物車，結(jié)算功能良好購物體驗（可用性，性能）在線支付或貨到付款多種在線支付方式支付過程要安全，數(shù)據(jù)加密（安全性）多種支付接口靈活切換（靈活性，擴展性）可以在線與客服溝通在線客服功能可靠性：即時通訊商品打分評價商品評論 目前有成熟的進銷存系統(tǒng)對接進銷存屬于約束條件對接時要考慮數(shù)據(jù)一致性，魯棒性支持3~5年，業(yè)務(wù)的發(fā)展 屬于約束條件伸縮性，可擴展性3~5年用戶數(shù)達(dá)到1000萬 約束條件舉辦雙11，雙12,三八男人節(jié)等活動活動管理，秒殺突增訪問流量（可伸縮）實時性要求（高性能）參考京東或國美在線。
以上是對電商網(wǎng)站需求的簡單舉例，目的是說明
●（1）需求分析的時候，要全面，大型分布式系統(tǒng)重點考慮非功能需求；
●（2）描述一個簡單的電商需求場景，使大家對下一步的分析設(shè)計有個依據(jù)。
三、網(wǎng)站初級架構(gòu)
一般網(wǎng)站，剛開始的做法，是三臺服務(wù)器，一臺部署應(yīng)用，一臺部署數(shù)據(jù)庫，一臺部署NFS文件系統(tǒng)。
這是前幾年比較傳統(tǒng)的做法，之前見到一個網(wǎng)站10萬多會員，垂直服裝設(shè)計門戶，N多圖片。使用了一臺服務(wù)器部署了應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫以及圖片存儲。出現(xiàn)了很多性能問題。
如下圖：
但是，目前主流的網(wǎng)站架構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。一般都會采用集群的方式，進行高可用設(shè)計。至少是下面這個樣子。
（1） 使用集群對應(yīng)用服務(wù)器進行冗余，實現(xiàn)高可用；（負(fù)載均衡設(shè)備可與應(yīng)用一塊部署）
使用數(shù)據(jù)庫主備模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和高可用；
四、系統(tǒng)容量預(yù)估
預(yù)估步驟：
1、注冊用戶數(shù)-日均UV量-每日的PV量-每天的并發(fā)量；
2、峰值預(yù)估：平常量的2~3倍；
3、根據(jù)并發(fā)量（并發(fā)，事務(wù)數(shù)），存儲容量計算系統(tǒng)容量。
客戶需求：3~5年用戶數(shù)達(dá)到1000萬注冊用戶；
每秒并發(fā)數(shù)預(yù)估：
1、每天的UV為200萬（二八原則）；
2、每日每天點擊瀏覽30次；
3、PV量：200*30=6000萬；
4、集中訪問量：24*0.2=4.8小時會有6000萬*0.8=4800萬（二八原則）；
5、每分并發(fā)量：4.8*60=288分鐘，每分鐘訪問4800/288=16.7萬（約等于）；
6、每秒并發(fā)量：16.7萬/60=2780（約等于）；
7、假設(shè)：高峰期為平常值的三倍，則每秒的并發(fā)數(shù)可以達(dá)到8340次。
8、1毫秒=1.3次訪問；
沒好好學(xué)數(shù)學(xué)后悔了吧？?。ú恢酪陨纤闶欠裼绣e誤，呵呵~~）
服務(wù)器預(yù)估：（以tomcat服務(wù)器舉例）
按一臺web服務(wù)器，支持每秒300個并發(fā)計算。平常需要10臺服務(wù)器（約等于）；[tomcat默認(rèn)配置是150]
高峰期：需要30臺服務(wù)器；
容量預(yù)估：70/90原則
系統(tǒng)CPU一般維持在70%左右的水平，高峰期達(dá)到90%的水平，是不浪費資源，并比較穩(wěn)定的。內(nèi)存，IO類似。
以上預(yù)估僅供參考，因為服務(wù)器配置，業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜度等都有影響。在此CPU，硬盤，網(wǎng)絡(luò)等不再進行評估。
五、網(wǎng)站架構(gòu)分析
根據(jù)以上預(yù)估，有幾個問題：
1、需要部署大量的服務(wù)器，高峰期計算，可能要部署30臺Web服務(wù)器。并且這三十臺服務(wù)器，只有秒殺，活動時才會用到，存在大量的浪費。
2、所有的應(yīng)用部署在同一臺服務(wù)器，應(yīng)用之間耦合嚴(yán)重。需要進行垂直切分和水平切分。
3、大量應(yīng)用存在冗余代碼
4、服務(wù)器SESSION同步耗費大量內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬
5、數(shù)據(jù)需要頻繁訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫訪問壓力巨大。
大型網(wǎng)站一般需要做以下架構(gòu)優(yōu)化（優(yōu)化是架構(gòu)設(shè)計時，就要考慮的，一般從架構(gòu)/代碼級別解決，調(diào)優(yōu)主要是簡單參數(shù)的調(diào)整，比如JVM調(diào)優(yōu)；如果調(diào)優(yōu)涉及大量代碼改造，就不是調(diào)優(yōu)了，屬于重構(gòu)）：
1、業(yè)務(wù)拆分
2、應(yīng)用集群部署（分布式部署，集群部署和負(fù)載均衡）
3、多級緩存
4、單點登錄（分布式Session）
5、數(shù)據(jù)庫集群（讀寫分離，分庫分表）
6、服務(wù)化
7、消息隊列
8、其他技術(shù)
六、網(wǎng)站架構(gòu)優(yōu)化
6.1業(yè)務(wù)拆分
根據(jù)業(yè)務(wù)屬性進行垂直切分，劃分為產(chǎn)品子系統(tǒng)，購物子系統(tǒng)，支付子系統(tǒng)，評論子系統(tǒng)，客服子系統(tǒng)，接口子系統(tǒng)（對接如進銷存，短信等外部系統(tǒng)）。
根據(jù)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)進行等級定義，可分為核心系統(tǒng)和非核心系統(tǒng)。核心系統(tǒng)：產(chǎn)品子系統(tǒng)，購物子系統(tǒng)，支付子系統(tǒng)；非核心：評論子系統(tǒng)，客服子系統(tǒng)，接口子系統(tǒng)。
業(yè)務(wù)拆分作用：提升為子系統(tǒng)可由專門的團隊和部門負(fù)責(zé)，專業(yè)的人做專業(yè)的事，解決模塊之間耦合以及擴展性問題；每個子系統(tǒng)單獨部署，避免集中部署導(dǎo)致一個應(yīng)用掛了，全部應(yīng)用不可用的問題。
等級定義作用：用于流量突發(fā)時，對關(guān)鍵應(yīng)用進行保護，實現(xiàn)優(yōu)雅降級；保護關(guān)鍵應(yīng)用不受到影響。
拆分后的架構(gòu)圖：
參考部署方案2
1、如上圖每個應(yīng)用單獨部署
2、核心系統(tǒng)和非核心系統(tǒng)組合部署
6.2應(yīng)用集群部署（分布式，集群，負(fù)載均衡）
分布式部署：將業(yè)務(wù)拆分后的應(yīng)用單獨部署，應(yīng)用直接通過RPC進行遠(yuǎn)程通信；
集群部署：電商網(wǎng)站的高可用要求，每個應(yīng)用至少部署兩臺服務(wù)器進行集群部署；
負(fù)載均衡：是高可用系統(tǒng)必須的，一般應(yīng)用通過負(fù)載均衡實現(xiàn)高可用，分布式服務(wù)通過內(nèi)置的負(fù)載均衡實現(xiàn)高可用，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通過主備方式實現(xiàn)高可用。
集群部署后架構(gòu)圖：
6.3 多級緩存
緩存按照存放的位置一般可分為兩類本地緩存和分布式緩存。本案例采用二級緩存的方式，進行緩存的設(shè)計。一級緩存為本地緩存，二級緩存為分布式緩存。（還有頁面緩存，片段緩存等，那是更細(xì)粒度的劃分）
一級緩存，緩存數(shù)據(jù)字典，和常用熱點數(shù)據(jù)等基本不可變/有規(guī)則變化的信息，二級緩存緩存需要的所有緩存。當(dāng)一級緩存過期或不可用時，訪問二級緩存的數(shù)據(jù)。如果二級緩存也沒有，則訪問數(shù)據(jù)庫。
緩存的比例，一般1:4，即可考慮使用緩存。（理論上是1:2即可）。
根據(jù)業(yè)務(wù)特性可使用以下緩存過期策略：
緩存自動過期；
6.4單點登錄（分布式Session）
系統(tǒng)分割為多個子系統(tǒng)，獨立部署后，不可避免的會遇到會話管理的問題。一般可采用Session同步，Cookies，分布式Session方式。電商網(wǎng)站一般采用分布式Session實現(xiàn)。
再進一步可以根據(jù)分布式Session，建立完善的單點登錄或賬戶管理系統(tǒng)。
流程說明
用戶第一次登錄時，將會話信息（用戶Id和用戶信息），比如以用戶Id為Key，寫入分布式Session；
用戶再次登錄時，獲取分布式Session，是否有會話信息，如果沒有則調(diào)到登錄頁；
一般采用Cache中間件實現(xiàn)，建議使用Redis，因此它有持久化功能，方便分布式Session宕機后，可以從持久化存儲中加載會話信息；
存入會話時，可以設(shè)置會話保持的時間，比如15分鐘，超過后自動超時；
結(jié)合Cache中間件，實現(xiàn)的分布式Session，可以很好的模擬Session會話。
6.5數(shù)據(jù)庫集群（讀寫分離，分庫分表）
大型網(wǎng)站需要存儲海量的數(shù)據(jù)，為達(dá)到海量數(shù)據(jù)存儲，高可用，高性能一般采用冗余的方式進行系統(tǒng)設(shè)計。一般有兩種方式讀寫分離和分庫分表。
讀寫分離：一般解決讀比例遠(yuǎn)大于寫比例的場景，可采用一主一備，一主多備或多主多備方式。
本案例在業(yè)務(wù)拆分的基礎(chǔ)上，結(jié)合分庫分表和讀寫分離。如下圖：
1、業(yè)務(wù)拆分后：每個子系統(tǒng)需要單獨的庫；
2、如果單獨的庫太大，可以根據(jù)業(yè)務(wù)特性，進行再次分庫，比如商品分類庫，產(chǎn)品庫；
3、分庫后，如果表中有數(shù)據(jù)量很大的，則進行分表，一般可以按照Id，時間等進行分表；（高級的用法是一致性Hash）
4、在分庫，分表的基礎(chǔ)上，進行讀寫分離；
相關(guān)中間件可參考Cobar（阿里，目前已不在維護），TDDL（阿里），Atlas（奇虎360），MyCat（在Cobar基礎(chǔ)上，國內(nèi)很多牛人，號稱國內(nèi)第一開源項目）。
分庫分表后序列的問題，JOIN，事務(wù)的問題，會在分庫分表主題分享中，介紹。
6.6服務(wù)化
將多個子系統(tǒng)公用的功能/模塊，進行抽取，作為公用服務(wù)使用。比如本案例的會員子系統(tǒng)就可以抽取為公用的服務(wù)。
6.7消息隊列
消息隊列可以解決子系統(tǒng)/模塊之間的耦合，實現(xiàn)異步，高可用，高性能的系統(tǒng)。是分布式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。本案例中，消息隊列主要應(yīng)用在購物，配送環(huán)節(jié)。
用戶下單后，寫入消息隊列，后直接返回客戶端；
庫存子系統(tǒng)：讀取消息隊列信息，完成減庫存；
配送子系統(tǒng)：讀取消息隊列信息，進行配送；
目前使用較多的MQ有Active MQ,Rabbit MQ,Zero MQ，MS MQ等，需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場景進行選擇。建議可以研究下Rabbit MQ。
6.8其他架構(gòu)（技術(shù)）
除了以上介紹的業(yè)務(wù)拆分，應(yīng)用集群，多級緩存，單點登錄，數(shù)據(jù)庫集群，服務(wù)化，消息隊列外。還有CDN，反向代理，分布式文件系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)。
此處不詳細(xì)介紹，大家可以問度娘/Google，有機會的話也可以分享給大家。
七、架構(gòu)總結(jié)
以上是本次分享的架構(gòu)總結(jié)，其中細(xì)節(jié)可參考前面分享的內(nèi)容。其中還有很多可以優(yōu)化和細(xì)化的地方，因為是案例分享，主要針對重要部分做了介紹，工作中需要大家根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場景進行架構(gòu)設(shè)計。
以上是電商網(wǎng)站架構(gòu)案例的分享一共有三篇，從電商網(wǎng)站的需求，到單機架構(gòu)，逐步演變?yōu)槌Ｓ玫?，可供參考的分布式架?gòu)的原型。除具備功能需求外，還具備一定的高性能，高可用，可伸縮，可擴展等非功能質(zhì)量需求（架構(gòu)目標(biāo)）。
