大型網站的挑戰主要來自龐大的用戶，高并發的訪問和海量數據，任何簡單的業務一旦需要處理數以P計的數據和面對數以億計的用戶，問題就會變得棘手。大型網站架構主要就是解決這類問題。更多內容也可以閱讀各大互聯網公司架構演進之路匯總、大型網站架構演化歷程兩篇文章。

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網站系統架構層次如下圖所示：

1.前端架構

前端指用戶請求到達網站應用服務器之前經歷的環節，通常不包含網站業務邏輯，不處理動態內容。

瀏覽器優化技術

并不是優化瀏覽器，而是通過優化響應頁面，加快瀏覽器頁面的加載和顯示，常用的有頁面緩存、合并HTTP減少請求次數、使用頁面壓縮等。

CDN

內容分發網絡，部署在網絡運營商機房，通過將靜態頁面內容分發到離用戶最近最近的CDN服務器，使用戶可以通過最短路徑獲取內容。

動靜分離，靜態資源獨立部署

靜態資源，如JS、CSS等文件部署在專門的服務器集群上，和Web應用動態內容服務分離，并使用專門的（二級）域名。

圖片服務

圖片不是指網站Logo、按鈕圖標等，這些文件屬于上面提到的靜態資源，應該和JS、CSS部署在一起。這里的圖片指用戶上傳的圖片，如產品圖片、用戶頭像等，圖片服務同樣適用獨立部署的圖片服務器集群，并使用獨立（二級）域名。

反向代理

部署在網站機房，在應用服務器、靜態資源服務器、圖片服務器之前，提供頁面緩存服務。

DNS

域名服務，將域名解析成IP地址，利用DNS可以實現DNS負載均衡，配置CDN也需要修改DNS，使域名解析后指向CDN服務器。

2.應用層架構

應用層是處理網站主要業務邏輯的地方。

開發框架

網站業務是多變的，網站的大部分軟件工程師都是在加班加點開發網站業務，一個好的開發框架至關重要。一個號的開發框架應該能夠分離關注面，使美工、開發工程師可以各司其事，易于協作。同時還應該內置一些安全策略，防護Web用攻擊。

頁面渲染

將分別開發維護的動態內容和靜態頁面模板集成起來，組合成最終顯示給用戶的完整頁面。

負載均衡

將多臺應用服務器組成一個集群，通過負載均衡技術將用戶請求分發到不同的服務器上，以應對大量用戶同時訪問時產生的高并發負載壓力。

Session管理

為了實現高可用的應用服務器集群，應用服務器通常設計為無狀態，不保存用戶請求上下文信息，但是網站業務通常需要保持用戶會話信息，需要專門的機制管理Session，使集群內甚至跨集群的應用服務器可以共享Session。

動態頁面靜態化

對于訪問量特別大而更新又不很頻繁的動態頁面，可以將其靜態化，即生成一個靜態頁面，利用靜態頁面的優化手段加速用戶訪問，如反向代理、CDN、瀏覽器緩存等。

業務拆分

將復雜而龐大的業務拆分開來，形成多個規模較小的產品，獨立開發、部署、維護，除了降低系統耦合度，也便于數據庫業務分庫。按業務對關系數據庫進行拆分，技術難度相對較小，而效果又相對較好。

虛擬化服務器

將一臺物理服務器虛擬化成多態虛擬服務器，對于并發訪問較低的業務，更容易用較少的資源構架高可用的應用服務器集群。

3.服務層架構

提供基礎服務，供應用層調用，完成網站業務。

分布式消息

利用消息隊列機制，實現業務和業務、業務和服務之間的異步消息發送及低耦合的業務關系。

分布式服務

提供高性能、低耦合、易復用、易管理的分布式服務，在網站實現面向服務架構（SOA）。

分布式緩存

通過可伸縮的服務器集群提供大規模熱點數據的緩存服務，是網站性能優化的重要手段。

分布式配置

系統運行需要配置許多參數，如果這些參數需要修改，比如分布式緩存集群加入新的緩存服務器，需要修改應用程序客戶端的緩存服務器列表配置，并重啟應用程序服務器。分布式配置在系統運行期提供配置動態推送服務，將配置修改實時推送到應用系統，無需重啟服務器。

4.存儲層架構

提供數據、文件的持久化存儲訪問與管理服務。

分布式文件

網站在線業務需要存儲的文件大部分都是圖片、網頁、視頻等比較小的文件，但是這些文件的數量非常龐大，而且通常都在持續增加，需要伸縮性設計比較好的分布式文件系統。

關系數據庫

大部分萬丈的主要業務是基于關系數據庫開發的，但是關系數據庫對集群伸縮性的支持表較差。通過在應用程序的數據訪問層增加數據庫訪問的路由功能，根據業務配置將數據庫訪問路由到不同的物理數據庫上，可實現關系數據庫的分布式訪問。

NoSQL數據庫

目前各種NoSQL數據庫層出不窮，在內存管理、數據模型、集群分布式管理等方面各有優勢，不過從社區活動性角度看，HBase無疑是目前最好的。

數據同步

在支持全球范圍內數據共享的分布式數據庫技術成熟之前，擁有多個數據中心的網站必須在多個數據中心之間進行數據同步，以保證每個數據中心都擁有完整的數據。在實踐中，為了減輕數據庫壓力，將數據庫的事物日志（或者NoSQL的寫操作Log）同步到其他數據中心，根據Log進行數據重演，實現數據同步。

5.后臺架構

網站應用中，除了要處理用戶的實時訪問請求外，還有一些后臺非實時數據分析要處理。

搜索引擎

即使是網站內部的搜索引擎，也需要進行數據增量更新及全量更新、構建索引等。這些操作通過后臺系統定時執行。

數據倉庫

根據離線數據，提供數據分析與數據挖掘服務。

推薦系統

社交網站及購物網站通過挖掘人與人之間的關系，人和商品之間的關系，發展潛在的人際關系和購物興趣，為用戶提供個性化推薦服務。

6.數據采集與監控

監控網站訪問情況與系統運行情況，為網站運營決策和運維管理提供支持保障。

瀏覽器數據采集

通過在網站頁面中嵌入JS腳本采集用戶瀏覽器環境與操作記錄，分析用戶行為。

服務器業務數據采集

服務器業務數據包括兩種，一種是采集在服務器端記錄的用戶請求操作日志；一種是采集應用程序運行期業務數據，比如待處理消息數目等。

服務器性能數據采集

采集服務器性能數據，如系統負載、內存使用率、網卡流量等。

系統監控

將前述采集的數據以圖表的方式展示，以便運營和運維人員監控網站運行狀況，做到這一步僅僅是系統監視。更先進的做法是根據采集的數據進行自動化運維，自動處理系統異常狀況，是吸納自動化控制。

系統報警

如果采集來的數據超過預設的正常情況的閥值，比如系統負載過高，就通過郵件、短信、語音電話等方式發出警報信號，等待工程師干預。

7.安全架構

保護網站免遭攻擊及敏感信息泄露。

Web攻擊

以HTTP請求的方式發起的攻擊，危害最大的就是XSS和SQL注入攻擊。但是只要措施得當，這兩種攻擊都是比較容易防范的。

數據保護

敏感信息加密傳輸與存儲，保護網站和用戶資產。

8.數據中心機房架構

大型網站需要的服務器規模數以十萬計，機房物理架構也需要關注。

機房架構

對于一個擁有十萬臺服務器的大型網站，每臺服務器耗電（包括服務器本身耗電及空調耗電）每年大約需要人民幣2000元，那么網站每年機房電費就需要兩億人民幣。數據中心能耗問題日趨嚴重，Google、Facebook選擇數據中心地理位置的時候趨向選擇散熱良好，供電充裕的地方。

機柜架構

包括機柜大小，網線布局、指示燈規格、不間斷電源、電壓規格（是48V直流電還是220V民用交流電）等一系列問題。

服務器架構

大型網站由于服務器采購規模龐大，大都采用定制服務器的方式代替購買服務器整機。根據網站應用需求，定制硬盤、內存、甚至CPU，同時去除不必要的外設接口（顯示器輸出接口，鼠標、鍵盤輸入接口），并使空間結構利于散熱。