從2005年-2013年，Ashwanth Fernando曾供職于Best Buy、Pearson VUE、Walgreens、Walmart eCommerce等多家知名公司，現在Apple從事高級工程師、平臺工程師一職，擁有豐富的高流量Web應用程序打造及架構經驗，近日Ashwanth撰文分享了他的高流量Web軟件打造經驗。

下為譯文

受Joshua Bloch寫的《Effective Java》啟發，我想分享自己關于建立高流量Web軟件的整體建議。這些術語中的一些可能不僅僅關于軟件設計也關于工程組織、文化等相關領域。

免責聲明

只代表個人觀點

如發現與現實情況相違背的原則，請謹慎對待，或使用一般認識

1. 考慮使用不止一個數據中心

在商務領域，一直存在許多恐怖的道聽途說，而這些恐慌都因為他們只使用了單一的數據中心。如果你想在自然災害或者電力供應故障中幸免，那么請使用多于1個的數據中心，使用active-active模式來配置你所有的數據中心。雖然在開銷上可能會有所增加，但是比只使用單active的配置要值得多——因為在passive和active副本上，總會發現有些數據片不一致。

2. 考慮使用稀疏數據中心部署

不管是通過PaSS，還是運營團隊進行，當軟件集群被部署到同一個數據中心的機架上時，確保這些機架使用不同的電力供應。你不可能保證機架供電的萬無一失，一旦失敗將會導致整個機架上服務器的丟失，這個時候你絕對不會希望整個數據中心都只連在一個電路上。

3. 考慮使用私有云來組織資源

IaaS開源解決方案Openstack等其他的軟件至今尚未成熟，需要龐大的團隊來運營，在運行期間會產生各種各樣的問題，除非你有足夠的預算，否則別考慮建立一個私有的云服務。然而，私有云可以提供眾多優勢。首先在部署方面就可以進行眾多的定制化，這遠比AWS或者是Rackspace貨架上的選擇要多。其次它允許你做許多的硬件定制化，就好比在硬件層次的Oracle就比準虛擬化環境快得多。

4. 考慮使用PaaS做解決方案

為軟件釋放投入巨量人力進行部署的日子已接近盡頭，各個機構在敏捷及快速市場投放上絞盡腦汁，而PaaS無疑會加速這個部署過程。它允許特性盡可能快的發布，同時也能讓開發者得到極大的滿足。這是個非常好的開始，給予開發者部署集維護自己軟件的工具，這將給工作積極性帶來很大的提高。同時，越來越多的開發者甚至不愿意加入沒有自動化軟件部署系統的公司。更少的領導，更簡化的環節，將給你帶來無與倫比的效率。

5. 如果使用Oracle或者MySQL，避免基于主鍵的查詢

只有在RAC中存在很少的Artifacts時，Oracle才能在流量高峰時獲得最佳性能。盡可能避免使用Referential Integrity、Triggers、Materialized Views、Views、Stored Procedures和其他的Oracle Artifacts。Triggers可以在從數據訪問層實現。Stored Procedures可以完全轉移到應用層。數據庫只用來存儲數據，基于字段進行存儲而不是主鍵，使用類似Lucene的索引器做表的索引，使用一個允許在結果集上做基于其他字段的查詢，這將會返回這個記錄的主鍵，而這個主關鍵字可以進一步被用來拿取記錄。

6. 考慮使用Oracle或者MySQL分片

當schema達到臨界點，Oracle的可伸縮性將被限制，這里建議你對schema做基于功能(比如訂單，產品目錄，促銷活動，客戶等)上的分片，同時也為高密度表做key shards。為key shards使用一致性哈希，這樣當一個新的RAC被添加RAC集時，你不再需要遍歷所有RAC中的鍵，以獲悉哪些鍵需要被移動到鍵的分片中。

7. 如果你使用Oracle做RDBMS，考慮使用Data Guard及Golden Gate

使用這兩種技術將大大簡化甲骨文的運營周期，Data Guard允許一個近實時passive讀副本(沒有客戶端會與之連接)，而Golden Gate則允許一個近實時的active讀寫副本。

推薦的部署拓撲之一就是為同個數據中心的每個分片配置1個Data Guard;使用Golden Gate來備份其他數據中心的每一個分片。

注意：Golden Gate只是近實時

8. 為Oracle或者MySQL添加數據訪問層

假設你有一個可以接受500個連接的Oracle RAC，而你有25個jBoss實例和這個甲骨文RAC對話，每個Jboss實例配置范圍10到50的數據庫連接池。

當jBoss集群開啟時，連接到Oracle的數目為250(25乘10)，一切運行良好。隨著流量快到jBoss集群的峰值，想象一下將會發生什么。在某個點后，Oracle將開始拒絕連接。

因此建議通過一個Multiplexer層建立一個Multiplexe應用程序服務器連接。可以是一個簡單的 netty應用，這個應用運行在一個每個netty節點僅能夠與Oracle建立25個連接的集群上，但是對入站連接來者不拒。它會將所有的連接循環傳遞給Oracle，但是絕對不會超過25個，同時還使用Oracle JDBC驅動與Oracle通信。

9. 避免跨數據中心事務

當下，這已經是非常簡單的事情，但是在任何地方都非常適用，包括Oracle。在兩個數據不同數據中心，不要適用1個XA適配器去做跨數據中心事務，這將導致相當長時間的應用線程阻塞，直到兩個階段的提交完成，因此將帶來你的應用程序服務、服務和所有同步上傳流崩潰，最終會因為線程數量增加而導致整個應用程序崩潰，比如在類似Black Friday流量情況下。

10. 考慮分布式緩存框架

Memcached、Counbase是最常用的選擇。但實際上，卸載非易失性數據到一個中心緩存集群上，確實沒必要在每個JVM上做相同的拷貝。但是確實需要設置小數量的JVM堆作為分布式緩存的一個MRU緩存，這樣的話，緩存集群本身將會受到非常少的網絡調用。

·在JVM上大多數分布式緩存支持本地緩存的概念，它將儲存最常用的對象。

·JVM上，GC的pause time同樣被最小化了，因為對象圖中需要遍歷的對象比以前更少了。

·Warmup過程是必不可少的，這可以幫助將數據導入分布式緩存，這個過程應該在晚上或者是

11. 考慮把web應用程序分解為服務

上帝保佑，如果你負責的web應用程序超過50萬行代碼，而且仍然只作單一的項目部署，那么是時候根據服務功能把它分解成專業的服務了，并分配到不同的子組織或團隊去操作。將Web應用程序分解為服務有以下諸多優勢：

·Debug將變得簡單

·擴展及讓子系統運行的更好將變得簡單

·很容易了解運行環境里發生了什么

·更快的添加新功能

12. 不要使用session stickiness

這絕是與魔鬼共舞，session stickiness會讓極值負荷下無法擴展。你的客戶端應該能夠調用ANY應用程序服務器，并得到其查詢值。其中一個方法是讓服務無狀態，也稱為RestFUL服務。每個請求，客戶端會收發標識狀態的id，代表客戶session的數據存儲在數據庫或跨多個請求的分布式緩存。

如果因為某個原因，取代RestFUL服務，你網站大部分是建立在HttpServlets和HttpSession屬性上，使用以下方法可以實現獨立session stickiness的網站：

一個servlet過濾器面對每項服務，取走每個請求的id，然后調用分布式緩存來填充會話屬性，這將有助于處理請求。因此數據中心任何服務器都可以響應來自客戶端的請求，因為session狀態被保持在memcached。

不使用session stickiness還允許使用“rolling restart”方式重啟你的應用程序服務器集群，從而實現100%的正常運行時間。

13. 終止反向代理商的SSL

在SSL信號交換及潛在TCP通信有效保持上，反向代理非常擅長。在反向代理有上設定一個顯式的TCP維持計時器，nGinx及許多其他http服務器都允許這么做，這允許TCP連接多次重復使用。與TCP信號交換的成本是3個network call，這樣許多請求就可以避免這個開銷。

因此從反向代理到應用程序服務器，通常是RAW http;因此，同樣也要維持TCP的上行連接。

14. 為GSLB類型的負載平衡器使用粘性負載平衡

跨數據中心的負載平衡，建議使用session stickiness。這是因為在跨數據中心復制上，數據庫Oracle或Cassandra只能依賴最終一致性技術。因此，非粘性跨數據中心負載均衡器將使你的客戶端再也無法訪問網站。因此經常使用GSLB，多數情況下，你的CDN將獲得基于位置的GSLB數據中心解決方案。

15. 減少主頁上的CNAME查找

盡量減少主頁上的CNAME查找。單單主頁的CNAME查找，一些網站就有10個或更多。即使客戶端DNS查找的答案可能來自他們的ISP遞歸緩存，我們仍然可以做的更好。www.amazon.com CNAME查找為零。

dig www.amazon.com  
;; QUESTION SECTION: 
;www.amazon.com. IN A 
;; ANSWER SECTION: 
www.amazon.com.28 IN A 205.251.242.54

16. 擁抱一切“reactor”

在高流量軟件系統中，reactor模式一次又一次的得以證明。一系列框架被創建用以實現reactor模式，reactor大致使用場景如下：

作為一個反向代理:nGinx

應用程序服務器: node.js

并行處理的: Scala的actor model

除非你的業務邏輯是高度CPU綁定，否則就得考慮使用reactor模式或基于事件循環的軟件。如果無法實現，可以考慮像RxJava框架那樣的響應式編程模型。

17. 實現調用取消

從Siddharth Anand的一個會議上得到靈感，服務調用時的調用圖。首先，通過數字的遞減實現超時。接下來，服務調用圖的每次調用，都會創建一個UUID，并在分布式緩存中為UUID設置一個標志：

UUID：true

如果服務調用圖中的任何服務超時，UUID的標志設置為false。

現在為所有服務實現一個servlet過濾器，一直檢查這個標志，只在這個標志是真時才繼續處理。

如果標志是是假，程序返回一個空的response。

這在大業務量時，可以禁止不必要的調用。

18. 執行GC搜索協議

再次，靈感來自于同一個人——通過Netty讓所有的服務也顯示一個TCP端口。在調用一個服務之前，調用TCP端口然后暫停2 - 5 ms等待訪問。如果調用超時，這意味著這個Java進程正字做一個“stop the world”的垃圾收集。客戶立即切換到另一個服務實例，然后嘗試同樣的步驟。如果調用成功，然后調用實例上的實際服務。

注意：實現GC搜索協議需要的客戶端ip地址配置(即客戶端負載均衡)。

19. 盡可能讓業務邏輯和I / O存取異步進行

在流量爆炸時，異步業務邏輯能讓您的應用程序避免建立過多的線程。將事件隊列推送給負載均衡集群，讓它去做進程訂閱的業務邏輯，而不是在http request/response周期線程做這些事。

20. 偏愛最終一致性數據庫

尤其是當你在運行跨數據中心的應用程序。除非你的用例是事務處理的(比如訂單)等等，否則偏愛使用最終一致性數據庫比如Cassandra，并盡可能少的使用ACID類型數據庫。

21. 使用CDN服務靜態內容

使用CDN服務靜態內容——javascript、圖像、css 等。CDN能有效地將靜態內容復制到近客戶地方，因此許多針對這些靜態內容的http請求最終穿越不會超過幾百英里。

22. 打包壓縮javascript到一個文件中

減少javascript內聯。

注意：不要在pre-prod環境中這么做，這里需要使用調試程序做javascript的debug。

用戶訪問量低的時候。

原文鏈接： 22 Recommendations For Building Effective High Traffic Web Software