大汉网站群管理系统的系统架构

平台采用网站群数据服务总线（ESB），并通过消息中间件、数据适配器、数据路由、消息队列控制、数据聚合等技术，实现分布式独立网站群、独立数据库、独立服务器的数据整合，为全网网站群数据整合提供解决方案。

数据整合对象包括：

● 通过信息聚合器对统一标准的网站群实现全网数据集成

● 通过信息采集器实现异构门户网站的信息集成

● EAI数据集成平台向第三方应用系统提供统一的数据集成接口 消息队列控制器是网站群平台架构中的核心组件，它提供一个具有工业标准、安全、可靠的网站信息传输体系，控制和管理网站集群中的每个网站群，并在网站群组之间完成整个信息传输流程，保证数据的稳定可靠且无丢失、重发。

消息队列控制器是由信息传输系统、队列控制系统、网站寻址系统共同组成。

网站架构按照制作步骤分为硬架构和软架构。

一、硬架构

1、机房：在选择机房的时候，根据网站用户的地域分布，可以选择网通、电信等单机房或双机房。

2、带宽：预估网站每天的访问量，根据访问量选择合适的带宽，计算带宽大小主要涉及峰值流量和页面大小两个指标。

3、服务器：选择需要的服务器，如服务器，页面服务器，数据库服务器，应用服务器，日志服务器，对于访问量大点的网站而言，分离单独的服务器和页面服务器相当必要。

二、软架构

1、网站的框架：现在的PHP框架有很多选择，比如：CakePHP，Symfony，Zend Framework，根据创作团队对各个框架熟悉程度选择。

2、逻辑的分层

1）表现层：所有和表现相关的逻辑都应该被纳入表现层的范畴。

2）应用层：主要作用是定义用户可以做什么，并把操作结果反馈给表现层。

3）领域层：包含领域逻辑的层，就是告诉用户具体的操作流程的。

4）持久层：即数据库，保存领域模型保存到数据库，包含网站的架构和逻辑关系等。

扩展资料

网站的分类

1、根据网站所用编程语言分类：例如asp网站、php网站、jsp网站、Asp net网站等；

2、根据网站的用途分类：例如门户网站（综合网站）、行业网站、娱乐网站等；

3、根据网站的功能分类：例如单一网站（企业网站）、多功能网站（网络商城）等等。

4、根据网站的持有者分类：例如个人网站、商业网站、政府网站、教育网站等。

5、根据网站的商业目的分类：营利型网站（行业网站、论坛）、非营利性型网站（企业网站、政府网站、教育网站）。

—网站架构

—网站

通常老板花钱请我们架构网站的时候，会给我们提出一些目标，诸如网站每天要能承受100万PV的访问量等等。这时我们要预算一下大概需要多大的带宽，计算带宽大小主要涉及两个指标（峰值流量和页面大小），我们不妨在计算前先做出必要的假设：

第一：假设峰值流量是平均流量的5倍。

第二：假设每次访问平均的页面大小是100K字节左右。

如果100万PV的访问量在一天内平均分布的话，折合到每秒大约12次访问，如果按平均每次访问页面的大小是100K字节左右计算的话，这12次访问总计大约就是1200K字节，字节的单位是Byte，而带宽的单位是bit，它们之间的关系是1Byte = 8bit，所以1200K Byte大致就相当于9600K bit，也就是9Mbps的样子，实际情况中，我们的网站必须能在峰值流量时保持正常访问，所以按照假设的峰值流量算，真实带宽的需求应该在45Mbps 左右。

当然，这个结论是建立在前面提到的两点假设的基础上，如果你的实际情况和这两点假设有出入，那么结果也会有差别。 先看我们都需要哪些服务器：服务器，页面服务器，数据库服务器，应用服务器，日志服务器等等。

对于访问量大点的网站而言，分离单独的服务器和页面服务器相当必要，我们可以用lighttpd来跑服务器，用apache来跑页面服务器，当然也可以选择别的，甚至，我们可以扩展成很多台服务器和很多台页面服务器，并设置相关域名，如imgdomain和 wwwdomain，页面里的路径都使用绝对路径，如<img src=http://imgdomain/abcgif />，然后设置DNS轮循，达到最初级的负载均衡。当然，服务器多了就不可避免的涉及一个同步的问题，这个可以使用rsync软件来搞定。

数据库服务器是重中之重，因为网站的瓶颈问题十有八九是出在数据库身上。现在一般的中小网站多使用MySQL数据库，不过它的集群功能似乎还没有达到stable的阶段，所以这里不做评价。一般而言，使用MySQL数据库的时候，我们应该搞一个主从（一主多从）结构，主数据库服务器使用innodb表结构，从数据服务器使用myisam表结构，充分发挥它们各自的优势，而且这样的主从结构分离了读写操作，降低了读操作的压力，甚至我们还可以设定一个专门的从服务器做备份服务器，方便备份。不然如果你只有一台主服务器，在大数据量的情况下，mysqldump基本就没戏了，直接拷贝数据文件的话，还得先停止数据库服务再拷贝，否则备份文件会出错。但对于很多网站而言，即使数据库服务仅停止了一秒也是不可接受的。如果你有了一台从数据库服务器，在备份数据的时候，可以先停止服务（slave stop）再备份，再启动服务（slave start）后从服务器会自动从主服务器同步数据，一切都没有影响。但是主从结构也是有致命缺点的，那就是主从结构只是降低了读操作的压力，却不能降低写操作的压力。

为了适应更大的规模，可能只剩下最后这招了：横向/纵向分割数据库。所谓横向分割数据库，就是把不同的表保存到不同的数据库服务器上，比如说 用户表保存在A数据库服务器上，文章表保存在B数据库服务器上，当然这样的分割是有代价的，最基本的就是你没法进行LEFT JOIN之类的操作了。所谓纵向分割数据库，一般是指按照用户标识（user_id）等来划分数据存储的服务器，比如说：我们有5台数据库服务器，那么 “user_id % 5 + 1”等于1的就保存到1号服务器，等于2的就保存到2号服务器，以此类推，纵向分隔的原则有很多种，可以视情况选择。不过和横向分割数据库一样，纵向分割数据库也是有代价的，最基本的就是我们在进行如COUNT, SUM等汇总操作的时候会麻烦很多。综上所述，数据库服务器的解决方案一般视情况往往是一个混合的方案，以其发挥各种方案的优势，有时候还需要借助memcached之类的第三方软件，以便适应更大访问量的要求。

如果有专门的应用服务器来跑PHP脚本是最合适不过的了，那样我们的页面服务器只保存静态页面就可以了，可以给应用服务器设置一些诸如appdomain之类的域名来和页面服务器加以区别。对于应用服务器，我还是更倾向于使用prefork模式的apache，配上必要的xcache之类的PHP缓存软件，加载模块要越少越好，除了mod_rewrite等必要的模块，不必要的东西统统舍弃，尽量减少httpd进程的内存消耗，而那些服务器，页面服务器等静态内容就可以使用lighttpd或者tux来搞，充分发挥各种服务器的特点。

如果条件允许，独立的日志服务器也是必要的，一般小网站的做法都是把页面服务器和日志服务器合二为一了，在凌晨访问量不大的时候cron运行前一天的日志计算，不过如果你使用awstats之类的日志分析软件，对于百万级访问量而言，即使按天归档，也会消耗很多时间和服务器资源去计算，所以分离单独的日志服务器还是有好处的，这样不会影响正式服务器的工作状态。

有很多人不了解如何设计网站架构，那么今天小编就在这里给大家分享一点我的小经验，希望可以给你们带来帮助。

方法/步骤

一般说来，除了当前的系统功能需求外，软件架构还需要关注性能、可用性、伸缩性、扩展性和安全性这 5 个架构要素

架构设计过程中需要平衡这 5 个要素之间的关系以实现需求和架构目标，也可以通过考察这些架构要素来衡量一个软件架构设计的优劣，判断其是否满足期望。

性能，性能是网站的一个重要指标，除非是没得选择，否则用户无法忍受一个响应缓慢的网站。

一个打开缓慢的网站会导致严重的用户流失，很多时候网站性能问题是网站架构升级优化的触发器。

可以说性能是网站架构设计的一个重要方面，任何软件架构设计方案都必须考虑可能会带来的性能问题。

在网站有很多用户高并发请求的情况下，可以将多台应用服务器组成一个集群共同对外服务，提高整体处理能力，改善性能。在代码层面，也可以通过使用多线程、改善内存管理等手段优化性能。

衡量网站性能有一系列指标，重要的有响应时间、TPS、系统性能计数器等，通过测试这些指标以确定系统设计是否达到目标。

最近对离线数仓体系进行了扩容和架构改造，也算是一波三折，出了很多小插曲，有一些改进点对我们来说也是真空地带，通过对比和模拟压测总算是得到了预期的结果，这方面尤其值得一提的是郭运凯同学的敬业，很多前置的工作，优化和应用压测的工作都是他完成的。 

整体来说，整个事情的背景是因为服务器硬件过保，刚好借着过保服务器替换的机会来做集群架构的优化和改造。 

1集群架构改造的目标

在之前也总结过目前存在的一些潜在问题，也是本次部署架构改进的目标：

1）之前 的GP segment数量设计过度 ，因为资源限制，过多考虑了功能和性能，对于集群的稳定性和资源平衡性考虑有所欠缺，在每个物理机节点上部署了10个Primary,10个Mirror，一旦1个服务器节点不可用，整个集群几乎无法支撑业务。

2）GP集群 的存储资源和性能的平衡不够 ，GP存储基于RAID-5,如果出现坏盘，磁盘重构的代价比较高，而且重构期间如果再出现坏盘，就会非常被动，而且对于离线数仓的数据质量要求较高，存储容量相对不是很大，所以在存储容量和性能的综合之上，我们选择了RAID-10。

3)集 群的异常场景的恢复需要完善， 集群在异常情况下（如服务器异常宕机，数据节点不可用，服务器后续过保实现节点滚动替换）的故障恢复场景测试不够充分，导致在一些迁移和改造中，相对底气不足，存在一些知识盲区。

4）集群版本过 低 ，功能和性能上存在改进空间。毕竟这个集群是4年前的版本，底层的PG节点的版本也比较旧了，在功能上和性能上都有一定的期望，至少能够与时俱进。

5）操作系统版本升 级 ，之前的操作系统是基于CentOS6，至少需要适配CentOS 7 。

6）集群TPCH 压测验收 ，集群在完成部署之后，需要做一次整体的TPCH压测验收，如果存在明显的问题需要不断调整配置和架构，使得达到预期的性能目标。

此外在应用层面也有一些考虑，总而言之，是希望能够解决绝大多数的痛点问题，无论是在系统层面，还是应用层面，都能上一个台阶。

2集群规划设计的选型和思考

明确了目标，就是拆分任务来规划设计了，在规划设计方面主要有如下的几个问题：

1）Greenplum的版本选择 ，目前有两个主要的版本类别，一个是开源版（Open Source distribution）和Pivotal官方版，它们的其中一个差异就是官方版需要注册，签署协议，在此基础上还有GPCC等工具可以用，而开源版本可以实现源码编译或者rpm安装，无法配置GPCC。综合来看，我们选择了 开源版本的6162 ，这其中也询问了一些行业朋友，特意选择了几个涉及稳定性bug修复的版本。

2）数据集市的技术选型 ，在数据集市的技术选型方面起初我是比较坚持基于PostgreSQL的模式，而业务侧是希望对于一些较为复杂的逻辑能够通过GP去支撑，一来二去之后，加上我咨询了一些行业朋友的意见，是可以选择基于GP的方案，于是我们就抱着试一试的方式做了压测，所以数据仓库和和数据集市会是两个不同规模体量的GP集群来支撑。

3）GP的容量规划 ，因为之前的节点设计有些过度，所以在数量上我们做了缩减，每台服务器部署12个segment节点，比如一共12台服务器，其中有10台服务器是Segment节点，每台上面部署了6个Primary,6个Mirror，另外2台部署了Master和Standby，就是即（6+6）10+2，整体的配置情况类似下面的模式。

4）部署架构方案选型 ，部署架构想起来比较容易，但是落实起来有很多的考虑细节，起初考虑GP的Master和Standby节点如果混用还是能够节省一些资源，所以设计的数据仓库和数据集市的部署架构是这样考虑的，但是从走入部署阶段之后，很快就发现这种交叉部署的模式是不可行的，或者说有一些复杂度。

除此之外，在单个GP集群的部署架构层面，还有4类方案考虑。

  方案1 ：Master,Standby和segment混合部署

  方案2 ：Master,Standby和segment独立部署，整个集群的节点数会少一些

  方案3 ：Segment独立部署，Master,Standby虚拟机部署

  方案4 ：最小化单节点集群部署（这是数据集市最保底的方案）  

这方面存在较大的发挥空间，而且总体来说这种验证磨合的成本也相对比较高，实践给我上了一课， 越是想走捷径，越是会让你走一些弯路 ，而且有些时候的优化其实我也不知道改怎么往下走，感觉已经无路可走，所以上面这4种方案其实我们都做了相关的测试和验证。

3集群架构的详细设计和实践

1）设计详细的部署架构图

在整体规划之上，我设计了如下的部署架构图，每个服务器节点有6个Primary,6个Mirror,服务器两两映射。

2）内核参数优化

按照官方文档的建议和具体的配置情况，我们对内核参数做了如下的配置：

vmswappiness=10

vmzone_reclaim_mode = 0

vmdirty_expire_centisecs = 500

vmdirty_writeback_centisecs = 100

vmdirty_background_ratio = 0 # See System Memory

vmdirty_ratio = 0

vmdirty_background_bytes = 1610612736

vmdirty_bytes = 4294967296

vmmin_free_kbytes = 3943084

vmovercommit_memory=2

kernelsem = 500 2048000 200 4096

4集群部署步骤

1）首先是配置/etc/hosts，需要把所有节点的IP和主机名都整理出来。 

2）配置用户，很常规的步骤

groupadd  gpadmin

useradd gpadmin -g gpadmin

passwd gpadmin

3）配置sysctlconf和资源配置

4）使用rpm模式安装

# yum install -y apr apr-util bzip2 krb5-devel  zip

# rpm -ivh open-source-greenplum-db-6162-rhel7-x86_64rpm

5）配置两个host文件，也是为了后面进行统一部署方便，在此建议先开启gpadmin的sudo权限，可以通过gpssh处理一些较为复杂的批量操作

6）通过gpssh-exkeys来打通ssh信任关系，这里需要吐槽这个ssh互信，端口还得是22，否则处理起来很麻烦,需要修改/etc/ssh/sshd_config文件

gpssh-exkeys -f hostlist

7）较为复杂的一步是打包master的Greenplum-db-6162软件，然后分发到各个segment机器中，整个过程涉及文件打包，批量传输和配置，可以借助gpscp和gpssh，比如gpscp传输文件，如下的命令会传输到/tmp目录下

gpscp -f /usr/local/greenplum-db/conf/hostlist /tmp/greenplum-db-6162targz =:/tmp

或者说在每台服务器上面直接rpm -ivh安装也可以。

8）Master节点需要单独配置相关的目录，而Segment节点的目录可以提前规划好，比如我们把Primary和Mirror放在不同的分区。 

mkdir -p /data1/gpdata/gpdatap1

mkdir -p /data1/gpdata/gpdatap2

mkdir -p /data2/gpdata/gpdatam1

mkdir -p /data2/gpdata/gpdatam2

9）整个过程里最关键的就是gpinitsystem_config配置了，因为Segment节点的ID配置和命名，端口区间都是根据一定的规则来动态生成的，所以对于目录的配置需要额外注意。

10）部署GP集群最关键的命令是

gpinitsystem -c gpinitsystem_config -s standby_hostname

其中文件gpinitsystem_config的主要内容如下：

MASTER_HOSTNAME=xxxx

declare -a DATA_DIRECTORY=(/data1/gpdata/gpdatap1  /data1/gpdata/gpdatap2 /data1/gpdata/gpdatap3 /data1/gpdata/gpdatap4 /data1/gpdata/gpdatap5 /data1/gpdata/gpdatap6)

TRUSTED_SHELL=ssh

declare -a MIRROR_DATA_DIRECTORY=(/data2/gpdata/gpdatam1  /data2/gpdata/gpdatam2 /data2/gpdata/gpdatam3 /data2/gpdata/gpdatam4 /data2/gpdata/gpdatam5 /data2/gpdata/gpdatam6)

MACHINE_LIST_FILE=/usr/local/greenplum-db/conf/seg_hosts

整个过程大约5分钟~10分钟以内会完成，在部署过程中建议要查看后端的日志查看是否有异常，异常情况下的体验不是很好，可能会白等。

5集群部署问题梳理

集群部署中还是有很多细节的问题，太基础的就不提了，基本上就是配置，目录权限等问题，我提另外几个：

1） 资源配置问题 ，如果/etc/security/limitsconf的资源配置不足会在安装时有如下的警告：

2） 网络问题 ，集群部署完成后可以正常操作，但是在查询数据的时候会抛出错误，比如SQL是这样的，看起来很简单：select count() from customer,但是会抛出如下的错误：

这个问题的主要原因还是和防火墙配置相关，其实不光需要配置INPUT的权限，还需要配置OUTPUT的权限。 

对于数据节点可以开放略大的权限，如：

入口的配置：

-A INPUT -p all -s xxxxx    -j ACCEPT

出口的配置：

-A OUTPUT -p all -s xxxxx    -j ACCEPT

3）网络配置问题 ，这个问题比较诡异的是，报错和上面是一样的，但是在排除了防火墙配置后，select count() from customer；这样的语句是可以执行的，但是执行的等待时间较长，比如表lineitem这表比较大，过亿的数据量，,在10个物理节点时，查询响应时间是10秒，但是4个物理节点，查询响应时间是在90秒，总体删感觉说不过去。

为了排查网络问题，使用gpcheckperf等工具也做过测试，4节点和10节点的基础配置也是相同的。

gpcheckperf -f /usr/local/greenplum-db/conf/seg_hosts -r N -d /tmp

$ cat /etc/hosts

127001   localhost localhostlocaldomain localhost4 localhost4localdomain4

::1      localhost localhostlocaldomain localhost6 localhost6localdomain6

#127001    test-dbs-gp-128-230

xxxxx128238 test-dbs-gp-svr-128-238

xxxxx128239 test-dbs-gp-svr-128-239

其中127001的这个配置在segment和Master,Standby混部的情况是存在问题的，修正后就没问题了，这个关键的问题也是郭运凯同学发现的。

5集群故障恢复的测试

集群的故障测试是本次架构设计中的重点内容，所以这一块也是跃跃欲试。

整体上我们包含两个场景，服务器宕机修复后的集群恢复和服务器不可用时的恢复方式。

第一种场景相对比较简单，就是让Segment节点重新加入集群，并且在集群层面将Primary和Mirror的角色互换，而第二种场景相对时间较长一些，主要原因是需要重构数据节点，这个代价基本就就是PG层面的数据恢复了，为了整个测试和恢复能够完整模拟，我们采用了类似的恢复方式，比如宕机修复使用了服务器重启来替代，而服务器不可用则使用了清理数据目录，类似于一台新配置机器的模式。

1）服务器宕机修复后集群恢复

select from gp_segment_configuration where status!='u';

gprecoverseg  -o /recov

gprecoverseg -r

select from gp_segment_configuration where status='u'

2）服务器不可用时集群恢复

重构数据节点的过程中，总体来看网络带宽还是使用很充分的。

select from gp_segment_configuration where status='u'

select from gp_segment_configuration where status='u' and role!=preferred_role;

gprecoverseg -r

select from gp_segment_configuration where status='u' and role!=preferred_role;

经过测试，重启节点到数据修复，近50G数据耗时3分钟左右

6集群优化问题梳理

1）部署架构优化和迭代

对于优化问题，是本次测试中尤其关注，而且争议较多的部分。 

首先在做完初步选型后，数仓体系的部署相对是比较顺利的，采用的是第一套方案。

数据集市的集群部分因为节点相对较少，所以就选用了第二套方案

实际测试的过程，因为配置问题导致TPCH的结果没有达到预期。

所以这个阶段也产生了一些疑问和怀疑，一种就是折回第一种方案，但是节点数会少很多，要不就是第三种采用虚拟机的模式部署，最保底的方案则是单节点部署，当然这是最牵强的方案。

这个阶段确实很难，而在上面提到的修复了配置之后，集群好像突然开悟了一般，性能表现不错，很快就完成了100G和1T数据量的TPCH测试。

在后续的改造中，我们也尝试了第三套方案，基于虚拟机的模式，通过测试发现，远没有我们预期的那么理想，在同样的数据节点下，Master和Standby采用物理机和虚拟机，性能差异非常大，这个是出乎我们预料的。比如同样的SQL,方案3执行需要2秒，而方案2则需要80秒，这个差异我们对比了很多指标，最后我个人理解差异还是在网卡部分。

所以经过对比后，还是选择了方案2的混合部署模式。

2）SQL性能优化的分析

此外整个过程的TPCH也为集群的性能表现提供了参考。比如方案2的混合部署模式下，有一条SQL需要18秒，但是相比同类型的集群，可能就只需要2秒钟左右，这块显然是存在问题的。 

在排除了系统配置，硬件配置的差异之后，经典的解决办法还是查看执行计划。

性能较差的SQL执行计划：

# explain analyze select count()from customer;

QUERY PLAN   

Aggregate  (cost=00043100 rows=1 width=8) (actual time=2479291624792916 rows=1 loops=1)

   ->  Gather Motion 36:1  (slice1; segments: 36)  (cost=00043100 rows=1 width=1) (actual time=325516489394 rows=150000000 loops=1)

         ->  Seq Scan on customer  (cost=00043100 rows=1 width=1) (actual time=07801267878 rows=4172607 loops=1)

Planning time: 4466 ms

   (slice0)    Executor memory: 680K bytes

   (slice1)    Executor memory: 218K bytes avg x 36 workers, 218K bytes max (seg0)

Memory used:  2457600kB

Optimizer: Pivotal Optimizer (GPORCA)

Execution time: 24832611 ms

(9 rows)

Time: 24892500 ms

性能较好的SQL执行计划：

# explain analyze select count()from customer;                            

QUERY PLAN

Aggregate  (cost=00084208 rows=1 width=8) (actual time=15193111519311 rows=1 loops=1)

   ->  Gather Motion 36:1  (slice1; segments: 36)  (cost=00084208 rows=1 width=8) (actual time=6347871519214 rows=36 loops=1)

         ->  Aggregate  (cost=00084208 rows=1 width=8) (actual time=14732961473296 rows=1 loops=1)

               ->  Seq Scan on customer  (cost=00083433 rows=4166667 width=1) (actual time=0758438319 rows=4172607 loops=1)

Planning time: 5033 ms

   (slice0)    Executor memory: 176K bytes

   (slice1)    Executor memory: 234K bytes avg x 36 workers, 234K bytes max (seg0)

Memory used:  2457600kB

Optimizer: Pivotal Optimizer (GPORCA)

Execution time: 1543611 ms

(10 rows)

Time: 1549324 ms

很明显执行计划是被误导了，而误导的因素则是基于统计信息，这个问题的修复很简单：

analyze customer;

但是深究原因，则是在压测时，先是使用了100G压测，压测完之后保留了原来的表结构，直接导入了1T的数据量，导致执行计划这块没有更新。

3）集群配置优化

此外也做了一些集群配置层面的优化，比如对缓存做了调整。 

gpconfig -c statement_mem -m 2457600 -v 2457600

gpconfig -c gp_vmem_protect_limit -m 32000 -v 32000

7集群优化数据

最后来感受下集群的性能：

1）10个物理节点，（6+6）10+2

tpch_1t=# iming on

Timing is on

tpch_1t=# select count()from customer;

   count   

-----------

150000000

(1 row)

Time: 1235801 ms

tpch_1t=# select count()from lineitem;

   count    

------------

5999989709

(1 row)

Time: 10661756 ms

2）6个物理节点，（6+6）6

# select count()from customer;

   count   

-----------

 150000000

(1 row)

Time: 1346833 ms

# select count()from lineitem;

   count    

------------

 5999989709

(1 row)

Time: 18145092 ms

3）4个物理节点，（6+6）4

# select count()from customer;

   count   

-----------

 150000000

(1 row)

Time: 1531621 ms

# select count()from lineitem;

   count    

------------

 5999989709

(1 row)

Time: 25072501 ms

4）TPCH在不通架构模式下的性能比对 ，有19个查询模型，有个别SQL逻辑过于复杂暂时忽略，也是郭运凯同学整理的列表。

在1T基准下的基准测试表现：