从lamp到高可用的web架构的演进 - 好文

本文受互联网架构大会中美团、滴滴等互联网公司架构演进的启发，并结合自己的实践和实验，从宏观的角度讲述从简单lamp(linux apache mysql
php)到高可用web架构的一步步迭代过程。

下面的内容主要是从单一业务的角度考虑的，假设业务的复杂性不变，只有用户量和并发访问量的不断增加。

简单的lamp架构

最原始的web架构，一个httpd、php-fpm、mysql就可以运行一个B/S结构的系统或者站点。对于小并发量站点，httpd、php-fpm和mysql的结合是完全没有问题的。

迭代1：使用nginx做负载均衡

先看一下为啥要用nginx做负载，看看httpd的三种工作模式。

httpd有三种多进程处理模型(MPM, multi-processing module)，分别是：

* prefork，多进程I/O模型，每个进程响应一个请求，默认模型
；有一个主进程，主要用来生成和回收n个子进程，创建套接字，不响应请求；多个子work进程，每个子进程处理一个请求；系统初始时，预先生成多个空闲进程，等待请求，最大不超过1024个；
*
worker，复用的多进程I/O模型,多进程多线程，有一个主进程，生成m个子进程，每个子进程负责生个n个线程，每个线程响应一个请求。同时并发响应请求m*n个请求。
*
event，事件驱动模型（worker模型的变种）。有一个主进程，生成m个子进程，每个进程直接响应n个请求，并发响应请求数为m*n个。httpd-2.4版本之后才有event的稳定版。

httpd的3工作模型可以很好的满足需求，且httpd在处理动态请求时，具有很高的稳定性。但是受系统资源的限制，httpd能够接受的请求数量也是有限制的，于是引入nginx做负载均衡服务器，并使用nginx的ip_hash机制进行路由，这样就可以灵活地扩充httpd服务了，部署结构如下图所示，

迭代2：动静态页面分离

httpd在处理动态请求时具有较高的稳定性，而nginx在处理纯静态资源，如js/css/png等有独特的优势，因此可以考虑，用nginx处理静态资源，用httpd处理动态资源，实现web站点的动静分离。对于静态资源，nginx直接响应，对于动态资源转发给后端的httpd服务器。

迭代3：使用功能更完善的负载软件：haproxy

nginx常用于静态资源和反向代理代理的服务器，在做负载时对会话保持功能没有haproxy完善。因此可以考虑，让nginx专门做静态资源服务器，代理功能由haproxy来承担。

对于后端的nginx服务器，由于是无状态的，可以使用轮询的机制实现负载均衡。同时由于此时nginx的服务器是无状态的，可以灵活的扩展nginx服务器。

对于后端的httpd服务器，由于需要保持会话信息，使用haproxy的cookie保持的机制来保证一个用户的会话被转发到同一台服务器上。

迭代4：使用keepalive保证haproxy高可用

引入keepalive来保证haproxy的高可用性。

迭代5：使用redis集群实现session共享

每个httpd服务器都有一个会话信息，若一台服务器宕机，即使使用了haproxy的cookie保持机制，也不能保证用户的会话信息不丢失。

一个可行的解决方法是，session共享。就是将所有httpd的session信息专门的保存起来，即使httpd宕机，用户的会话信息任然不会丢失。

这里采用CODIS来保存各个httpd的session信息，CODIS就是一个redis的一个分布式集群。

架构迭代到这，你可能已经发现，nginx和httpd此时都是无状态的，随意的停止某一台nginx或者httpd对web服务是无影响的。

说到无状态，这里可以扩展一下。既然是无状态了，那我们就可以使用Docker来替换在虚拟机或者服务器上部署nginx和httpd，只需根据需求创建对应数量的Docker容器即可。比如，网站的静态资源比较多，我们就可以动态的添加nginx服务器，添加的方式就是启动一个docker容器。

无状态也是微服务设计的规则之一，目的就是充分利用容器的灵活性，使系统可以灵活的扩展。

迭代6：用mysql主从复制和中间件实现读写分离

当httpd数量足够时，mysql可能就会出现瓶颈了。从高可用的角度，可以使用mysql的主从复制方式，来保证数据的安全和数据库的高可用性。从负载均衡的角度，可以考虑使用中间件实现读写分离。

迭代7：使用分布式文件系统

静态资源的安全性和访问的性能瓶颈也会是一个问题，这里可以考虑使用分布式文件系统、对象存储等方案，来保证静态资源的快速访问和完整性。

迭代8：使用cdn加速

当站点的访问跨区域时，即使架构再完善，也敌不过网联网的延迟，因此，对于动态资源，如图片、CSS、JS文件，可以考虑使用区域的CDN加速，从而提高站点的响应速度。

体会

最后再分享一张图片。

做这个分享的目的，就是希望可以把我知道的东西连接起来形成一个体系，分散的叫信息，能够串起来的才叫知识！

这个架构真正用起来也许会有问题，但是最起码有了基本的轮廓！欢迎大家一起交流学习。

参考

* Httpd的三种工作模式 <https://www.houfazhu.com/http-protocol/1662/>

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