最新网站架构设计方案

xxx 市 xxxxx 网管理中心 火 车 票 网 络 订 票 系 统 方 案 二零一二年二月 1 1 总体设计说明 2 1 1 项目概述 2 1 2 建设目标 2 1 3 建设原则 2 2 系统需求分析 3 2 1 服务器集群 3 2 2 负载均衡 3 2 3 数据库集群与库表散列 3 2 4 划分服务器 4 2 5 不同网络用户的访问问题 4 3 系统架构设计 4 3 1 网站物理架构 4 3 2 Web 应用开发架构 5 3 3 网络拓扑结构 6 4 架构方案所涉及的技术 7 4 1 负载均衡 7 4 2 页面静态化 8 4 3 MVC 架构 9 4 4 CDN 和镜像网站技术 10 5 网站的硬件扩容和升级 11 5 1 增加服务器 11 5 2 升级服务器 11 5 3 增加存储 11 5 4 网络扩容 12 2 实习生 XXX 火车票网络订票系统设计方案火车票网络订票系统设计方案 1 1 总体设计说明总体设计说明 1 11 1 项目概述项目概述 本次火车票网络订票系统项目是因为当前铁路局网上订票系统设计不合理 造成用户订票难等原因而要求重新设计的 我们先前的火车票网络订票系统最 主要的问题是在遭受高负载的情况下系统不能正常的运行 所以此问题也是该 方案所要重点解决的 当此项目建成后 我们的火车票网络订票系统将大大减 轻实地售票系统 电话订票系统的压力 使用户足不出户就能享受快速 高效 的订票服务 1 21 2 建设目标建设目标 该订票系统的设计要能解决当前网络订票系统订票难的问题 在高负载情 况下要保证系统的正常工作 系统的建设要符合国家标准 必须要能满足当前 大量用户的订票需求 能承受或杜绝同一个用户频繁对页面的点击所产生的流 量 充分发挥订票系统的作用和效益 该系统采用先进成熟的技术进行建设并 能根据需要为以后系统的升级做好准备 1 31 3 建设原则建设原则 1 3 11 3 1 实用性实用性 本次火车票订票系统要根据当前用户订票需求情况和系统未来的规划进行 设计 结合实际使系统的性价比达到最高 1 3 21 3 2 可靠性可靠性 系统的设计要使之能长期稳定的运行 当遇到问题的时候还要能够快速有 效的恢复 1 3 31 3 3 安全性安全性 确保系统的线路设计和设备是否能安全正常工作 保证用户信息不向外泄 漏 1 3 41 3 4 兼容性与扩展性兼容性与扩展性 本次网络订票系统的设计上采用先进成熟的技术设备 以保障系统的高效 运行 也是为系统的扩充和升级做好准备 1 3 51 3 5 专业性专业性 系统的设计遵照国家标准 符合国家要求 1 3 61 3 6 易管理性易管理性 系统的设计要便于管理 方便日常维护中的操作 3 2 2 系统需求分析系统需求分析 由于火车票网络订票系统建成后是为我们中国 13 亿人提供订票服务的 将 不可避免的遭受由大量网页点击造成的网络高流量 高负载的情况 所以要求 此系统要能克服这种严重的状况 保证整个系统正常 安全 可靠的运行 最 终方便用户订票 为了满足以上要求 该方案需要采取服务器集群 负载均衡 数据库划分 图片服务器分离等 不仅如此 还要考虑不同网络用户的访问问题 2 12 1 服务器集群服务器集群 服务器集群就是指把很多的服务器统一集中起来进行同一种服务 在客户 端看起来就像是只有一个服务器在提供服务 集群可以利用多个计算机进行并 行计算从而获得更高的计算速度 也可以使用多个计算机做备份 并且能使其 中一台计算机坏了后整个系统依然能正常运行 此系统采用服务器集群技术 集群内的服务器能并发的处理来自网络的访问请求 当访问量过大时 各服务 器共同承担访问处理的任务 这将大幅的提高系统的工作效率 除此之外 还 可以根据需求添加集群中服务器的数量以增大集群的处理能力 2 22 2 负载均衡负载均衡 负载均衡就是把从网络中传输进系统的流量根据系统的实际工作情况进行 分流和划分 然后再传输到各服务器进行处理 在此方案中将采用负载均衡器 和 Squid Nginx 反向代理服务器实现此功能 负载均衡器需要被放置在临近服 务器集群的位置 由于采用的是服务器集群技术 但当网站系统访问量很大时 Web 服务器集群里的各个服务器压力都会很大 所以我们使用负载均衡器来管 理这些访问请求 把这些访问请求传输给集群中有空闲资源的服务器进行处理 这样就能充分的利用服务器集群的优势 不至于因为集群内一台服务器资源耗 尽或出现故障而中断服务 2 32 3 数据库集群与库表散列数据库集群与库表散列 数据库服务器在整个系统的地位非常的重要 因为网站的瓶颈问题大都出 现在数据库身上 大型网站都有复杂的应用 这些应用必须使用数据库 在面对大量访问的时候 数 据库的瓶颈很快就能显现出来 这时一台数据库 将很快无法满足应用 于是我们需要使用数据库集群或者库表散列 1 数据库集群 在数据库集群方面 不同类型的 数据库都有 自己不同的解决方案 使 用了什么样的 数据库 就参考相应的解决方案 2 库表散列 在应用程序中安装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离 不同的 4 模块对应不同的数据库或者表 再按照一定的策略对某个页面或者功能进行 更小的数据库散列 这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好的扩展 性 2 2 4 4 划划分分服服务务器器 按服务器种类来划分 我们一般把服务器划分为 图片服务器 页面服 务器 数据库服务器 应用服务器 日志服务器等 对于访问量大的网站而 言 分离单独的服务器是非常必要的 分离服务器后各个服务器只需要完成 各自的功能和处理任务 这样把工作细化后系统的整体运行效率也会提升很 多 2 2 5 5 不不同同网网络络用用户户的的访访问问问问题题 由于处于不同网络服务商的计算机想要相互通讯会比在同一网络服务商 的计算机慢 为了解决此问题 本系统将 通过引入 CDN 和镜像网站技术来 解决不同网络服务商的接入速度问题 3 3 系统架构设计系统架构设计 3 3 1 1 网网站站物物理理架架构构 Internet 服服务务器器2 代代理理服服务务器器集集群群 Nginx Web服服务务器器集集群群B 负负载载均均衡衡器器1 服服务务器器n 服服务务器器2 服服务务器器n服服务务器器1 Squid服服务务器器集集群群 服服务务器器1服服务务器器2 用用户户浏浏览览页页面面 服服务务器器2服服务务器器1 服服务务器器1服服务务器器2 Web服服务务器器集集群群A 服服务务器器1服服务务器器2 图图片片服服务务器器集集群群 服服务务器器3 整个系统架构组成如图所示 该架构有负载均衡器 Nginx 代理服务器集 5 群或 Squid 代理服务器集群以及其他种类的服务器集群 这样的架构设计能够 使该系统在高负载的情况下依然能正常工作 同时系统的安全性因为有代理服 务器集群的存在也会得到相当大的提高 3 1 13 1 1 架构中的代理服务器架构中的代理服务器 代理服务器是介于客户端和 Web 服务器之间的另一种服务器的存在 有了 它之后 浏览器不能直接到 Web 服务器去取回网页 而是向代理服务器发出请 求 信号会先传送到代理服务器 由代理服务器来取回浏览器所需要的信息并 传回浏览器 很多代理服务器都有很大的存储空间 它能不断的将新取得的数据存储到 它本机的存储器上 如果浏览器所请求的数据在它本机存储器上有而且是最新 的 那么它就不再从 Web 服务器上读取数据 而是直接将存储器上的数据直接 传送给用户的浏览器 起到系统缓存的作用 这样就能显著的提高浏览器的速 度和效率 除了缓存功能之外 代理服务器还能连接内网与 Internet 充当防火墙 这 是因为所有内部的主机通过代理服务器访问外界时 只映射为一个 IP 地址 所 以外界不能直接访问到内部网络 同时还可以设置 IP 地址过滤 限制内外网络 之间的相互访问 所以本系统中采用代理服务器集群技术是对整个系统的安全 是大有裨益的 3 1 23 1 2 架构中的架构中的 WebWeb 服务器服务器 Web 服务器是指驻留于因特网上某类计算机的的程序 当客户端的 Web 浏 览器连接到服务器上并请求文件时 服务器将处理该请求并将文件发送到浏览 器上 文件附带的信息 文件类型 会告诉浏览器如何查看该文件 服务器使 用 Http 超文本传输协议进行信息交流 Web 服务器不仅能够存储信息 还能在 用户通过 Web 浏览器提供的信息基础上运行程序 3 3 1 1 3 3 图图片片服服务务器器分分离离 对于 Web 服务器来说 不管是 Apache IIS 还是其他容器 图片是最 消耗资源的 于是我们有必要将图片与页面进行分离 这样的架构可以降 低提供页面访 问请求的服务器系统压力 并且可以保证系统不会因为图片问 题而崩溃 3 3 2 2 W We eb b 应应用用开开发发架架构构 Web 应用开发采用 MVC 架构 把各种应用程序划分为视图 模型和控制三 部分 大部分 Web 应用程序都是用像 ASP PHP 或者 CFML 这样的语言来创建 的 它们将像数据库查询语句这样的数据层代码和像 HTML 这样的表示层代码混 在一起 要想使用多种方式来访问我们的应用程序 就必须要把数据从表示层 6 中分离开来 如此就要运用到 MVC 架构 如图 现在科技的发展和用户需求不断的提升要求我们提供越来越多的方式来访 问应用程序 MVC 模式允许用户使用各种不同样式的视图来访问同一个服务器 端的代码 它包括任何 WEB HTTP 浏览器或者无线浏览器 wap 比如 用 户可以通过电脑也可通过手机来订购某样产品 虽然订购的方式不一样 但处 理订购产品的方式是一样的 由于模型返回的数据没有进行格式化 所以同样 的构件能被不同的界面使用 例如 很多数据可能用 HTML 来表示 但是也有可 能用 WAP 来表示 而这些表示所需要的命令是改变视图层的实现方式 而控制 层和模型层无需做任何改变 7 3 3 3 3 网网络络拓拓扑扑结结构构 Internet 主主防防火火墙墙 主主交交换换机机 VRRP 备备防防火火墙墙 服服务务器器2 服服务务器器1 服服务务器器2 服服务务器器n 服服务务器器2 服服务务器器2服服务务器器1服服务务器器1 代代理理服服务务器器集集群群 Nginx 网网站站服服务务器器集集群群 生生产产DB服服务务器器集集群群查查询询DB服服务务器器组组 光光纤纤交交换换机机 光光纤纤交交换换机机 磁磁盘盘阵阵列列柜柜磁磁盘盘阵阵列列柜柜 备备交交换换机机 负负载载均均衡衡器器1 负负载载均均衡衡器器2 服服务务器器n 服服务务器器2 服服务务器器n服服务务器器1 应应用用服服务务器器集集群群 管管理理终终端端 服服务务器器1服服务务器器n 服服务务器器2 服服务务器器1 服服务务器器n 图图片片服服务务器器集集群群 3 3 13 3 1 采用双防火墙双交换机 保障平台服务采用双防火墙双交换机 保障平台服务 本系统采用双防火墙接通互联网 在任何一个防火墙或者互联网发生故障 后都可以自动的将流量切换到另一端 保证网站的正运行 设备或网络的故障 恢复后 自动恢复先前的运行状况 不但如此 系统所采用的双千兆交换机分 别接在 2 台防火墙上 当其中某台设备或者网络链路发生故障后 好的设备自 动接管已坏设备的工作 不影响网站的整体运行 根据真实服务器的数量 交 换机还可以随时增加 3 3 23 3 2 采用硬件设备负载均衡器 实现网络流量的负载均衡采用硬件设备负载均衡器 实现网络流量的负载均衡 使用硬件设备负载均衡器 将网络流量均衡的分担到 WEB 服务器集群的各 节点服务器 保障平台服务器资源均衡的使用 3 3 33 3 3 采用数据库集群和库表散列采用数据库集群和库表散列 本系统采用了数据库集群和库表散列技术 将大幅提高数据库的存取和查 询的处理能力 不仅如此 在本方案中还为集群配置了磁盘阵列 可以在极大 程度上增加数据库的存储空间 4 4 架构方案所涉及的技术架构方案所涉及的技术 4 4 1 1 负负载载均均衡衡 4 1 14 1 1 基于基于 DNSDNS 的负载均衡的负载均衡 DNS 负载均衡技术是最早的解决负载均衡的技术 主要是这样实现的 由 8 于在 DNS 服务器中可以为不同的网络地址配置同一个域名 在 DNS 服务器进行 解析时 它随即的得到其中一个地址 所以对于同一个域名它所解析出的地址 是会不同的 用户也就访问不了同地址的 Web 服务器 从而在一定程度上能起 到均衡负载的作用 但基于 DNS 的负载均衡不是真正意义上的负载均衡 由于 DNS 服务器在进行地址解析时不会考虑到当前 Web 服务器的负载情况 如果其 中一台 Web 服务器出现了故障 DNS 服务器仍然回把地址解析到此台出现故障 的服务器上 导致不能响应客户端 所以在这种情况下必然会导致很大一部分 用户不能享受服务器所提供的服务 4 1 24 1 2 基于硬件四层交换的负载均衡基于硬件四层交换的负载均衡 本网站架构就使用了基于硬件四层交换的硬件设备 在硬件四层交换产品 中有很多的产品可以选择 大多数的这些产品都是比较昂贵的 但都能提供与 之相符合的功能 都是物有所值的 4 1 34 1 3 基于软件四层交换的负载均衡基于软件四层交换的负载均衡 软件四层交换的均衡负载可以使用Linux 操作系统中的 LVS 来解决 4 1 44 1 4 通过反向代理服务器来实现负载均衡通过反向代理服务器来实现负载均衡 反向代理服务器又称为Web加速服务器 它位于Web服务器的前端 充当WEB 服务器的内容缓存器 反向代理服务器是专门针对Web服务器设置的 在后台运 行的Web服务器对互联网用户是透明的 不可见的 用户只能看到反向代理服务 器的网络地址 但却不清楚后台的Web服务器是如何组织架构的 当互联网用户 请求Web服务时 DNS服务器将所请求的域名解析为反向代理服务器的IP地址 这样 URL请求将会被发送到反向代理服务器 由反向代理服务器负责处理用户 的请求与应答并与后台Web服务器进行交互 如此就利用反向代理服务器减轻了 后台Web服务器的负载 提高了访问速度 同时也避免了因用户直接与Web服务 器通信带来的安全隐患 如图所示 9 目前有许多反向代理软件 比较有名的有Nginx和 Squid 4 24 2 页面静态化页面静态化 4 2 14 2 1 什么是静态页面什么是静态页面 静态页面是网页的代码都在页面中 不需要执行 asp php jsp net 等程序 生成客户端网页代码的网页 静态页面不能自主管理发布更新页面 常见的静 态页面有以 html 扩展名结尾的 htm 扩展名结尾的页面 还有一点是必须注 意的 静态页面并非是网页上没有动画就是静态页面 4 2 24 2 2 什么是动态页面什么是动态页面 动态页面是通过执行 asp php jsp net 等程序生成客户端网页代码的网页 动态页面通常可以通过网站后台管理系统对网站内容进行更新管理 发布新闻 发布公司产品 交流互动 博客 网上调查等 这都是动态网站的一些功能 也是我们经常使用的 动态页面常见的扩展命有 asp php jsp cgi aspx 等 当中需要我们注意的是动态页面的动态是指网站与客户端用户互动的意思 而 并非网页上有动画就是动态页面 4 2 34 2 3 页面静态化页面静态化 静态的HTML页面严格地由标准的HTML标示语言构成 并不需要服务器端 即时运算生成 这意味着对一个静态HTML文档发出访问请求后 服务器端只 是简单地将该文档传输到客户端 从服务器运行的那个时间片来看 这个传输 过程仅仅占用了很小的CPU资源 页面静态化就是采用效率最高 消耗最小的纯静态化的html页面来替换动 10 态页面 我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现 这个最简单 的方法其实也是最有效的方法 4 4 3 3 M MV VC C 架架构构 MVC 是一个设计模式 它强制性的把应用程序的输入 处理和输出分开 使 用 MVC 将应用程序分成三个核心部件 模型 视图 控制器 它们各自处理自 己的任务 4 3 14 3 1 视图视图 视图是用户看到并与之交互的界面 对老式的 Web 应用程序来说 视图就 是由 HTML 元素组成的界面 在新式的 Web 应用程序中 HTML 依旧在视图中扮 演着重要的角色 但一些新的技术已层出不穷 要求要以不同的界面呈现 如 何处理应用程序的界面变得越来越有挑战性 MVC 一个大的好处是它能为你的 应用程序处理很多不同的视图 在视图中其实没有真正的处理发生 作为视图 来讲 它只是作为一种输出数据并允许用户操纵的方式 4 3 24 3 2 模型模型 模型表示企业数据和业务规则 在 MVC 的三个部件中 模型拥有最多的处 理任务 例如对数据库的处理 被模型返回的数据是中立的 就是说模型与数 据格式无关 这样一个模型能为多个视图提供数据 由于应用于模型的代码只 需写一次就可以被多个视图重用 所以减少了代码的重复性 4 3 34 3 3 控制器控制器 控制器接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求 所以当单击 Web 页面中的超链接和发送 HTML 表单时 控制器本身不输出任何东西和做任何 处理 它只是接收请求并决定调用哪个模型构件去处理请求 然后再确定用哪 个视图来显示返回的数据 4 3 44 3 4 MVCMVC 应用优势应用优势 1 适用性 MVC 模式允许使用各种不同样式的视图来访问同一个服务器端的代码 满 足了用户不同方式的访问需求 2 快速部署 使用 MVC 模式使开发时间得到相当大的缩减 它使程序员集中精力于业务 逻辑 界面程序员集中精力于表现形式上 3 可维护性 分离视图和业务逻辑也使得 WEB 应用更易于维护和修改 在维护过程中可 以细化和减少工作量 11 4 4 4 4 C CD DN N 和和镜镜像像网网站站技技术术 由于网站的用户可能在不同的网络运营商的网络中 不同网络中信息的交 互会比在同一网络中慢 为了解决这个问题 本方案就采用了CDN技术和镜像网 站技术 智智能能DNS 解解析析 电电信信机机房房 服服务务器器1服服务务器器n 动态内容 社区 投票 调 查 搜索 点评 视频 静态内容 静态网页 图片 多多线线机机房房 服服务务器器1服服务务器器n服服务务器器1服服务务器器n 网网通通机机房房 其其他他 用用户户 网网通通 用用户户 用户 CDN 电电信信 用用户户 4 4 14 4 1 镜像网站镜像网站 镜像网站是指将一个完全相同的站点放到几个服务器上 分别都可以有自 己的网址 这些服务器上的网站就称为镜像网站 镜像网站和主站并没有什么 太大的差别 或者可以说是主站的拷贝 镜像网站的主要优点是 用户如果不 能对主站进行正常的访问 如服务器故障 网络故障或者是网速太慢 仍然能 通过访问镜像服务器获得服务 所以在本次方案中 我们可以在不同的网络运营商部署web服务器 通过软 件工具自动同步到不同网络接入商的web服务器上 以作为主站的镜像 然后通 过配置智能DNS解析来引导不同网络的访问用户到对应的网络运营商的web服务 器 4 4 24 4 2 CDNCDN 技术技术 CDN 的全称是 Content Delivery Network 即内容分发网络 其基本思想 是尽可能的避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的