一、单机网站架构
单机网站架构指的是一种简单的网站部署方式，其中所有网站组件（如服务器、数据库等）都安装并配置在单一的物理或虚拟机上
单机网站架构的优点主要包括：
- 部署简单：由于所有的组件都集中在同一台服务器上，不需要复杂的网络配置和分布式系统设计。
- 成本低：在初期阶段，只需投入一台服务器的成本，避免了大规模基础设施的资本开支。
- 运维方便：集中式的架构使得系统维护和升级更加便捷，管理难度较低。
单机网站架构也存在以下显著的缺点：
- 可扩展性差：只能通过增加单台机器的硬件配置进行纵向扩展，但这种方式有其上限，且硬件升级存在物理和经济限制。
- 存在单点故障：一旦服务器出现问题，整个系统会立即瘫痪，风险较大。
- 性能瓶颈：随着业务增长和访问量上升，单个服务器往往难以承受巨大的负载，容易出现性能瓶颈。
- 资源竞争：应用程序和数据库共同运行在一个服务器上，它们会相互竞争CPU、内存和I/O资源。
二、集群网站架构
集群网站架构是一种通过将多个服务器组织起来，共同处理网站请求的技术手段，旨在提高网站的可用性、性能和稳定性。
单机处理到达瓶颈的时候，你就把单机复制几份，这样就构成了一个“集群”。
集群中每台服务器就叫做这个集群的一个“节点”，所有节点构成了一个集群。
每个节点都提供相同的服务，那么这样系统的处理能力就相当于提升了好几倍（有几个节点就相当于提升了几倍）。
集群中的一个节点掉线时，也不会影响到整体的集群业务。
负载均衡
但问题是用户的请求究竟由哪个节点来处理呢？最好能够让此时此刻负载较小的节点来处理，这样使得每个节点的压力都比较平均。
要实现这个功能，就需要在所有节点之前增加一个“调度者”的角色，用户的所有请求都先交给它，然后它根据当前所有节点的负载情况，决定将这个请求交给哪个节点处理。
这个“调度者”有个牛逼了名字——负载均衡服务器。
负载均衡：协调集群里的每个节点均衡地接受业务请求。
通俗的讲就是服务A和服务B相同时间段内处理的同类业务请求数量是相似的。
高可用
集群系统中部分节点失效时，其他节点能够接替它继续提供服务，则可认为系统具有高可用性。
优点
- 提高并发能力
- 负载均衡：通过负载均衡技术如Nginx、LVS或硬件设备如F5，可以将网络流量分发到多个服务器上，从而优化每个服务器的工作量，避免单点过载。
- 性能提升：使用负载均衡器可以显著提高网站的可用性和可扩展性，同时简化管理的复杂性。
- 实现高可用性
- 冗余设计：通常通过主从复制或双机热备来设计冗余系统，即使一台服务器宕机，另一台服务器也能继续提供服务。
- 故障转移：利用Keepalived等工具可以在主服务器宕机时，自动将虚拟IP切换到备用服务器上，实现无缝故障转移。
- 提升可扩展性
- 易于扩展：无需改动项目代码，只需增加服务器并配置负载均衡，即可应对业务增长带来的系统压力。
- 读写分离：通过数据库代理层或负载均衡层实现读写分离，将读操作和写操作分别分配给不同的服务器处理，提高数据库性能和可扩展性。
- 加快访问速度
- 动静分离：将静态内容和动态内容分别处理，静态资源可以缓存在CDN或缓存服务器上，减轻主服务器的压力，加快页面加载速度。
- 分布式存储：采用分布式文件系统如GlusterFS、Ceph等，将数据分散存储在多台机器上，提高数据的可用性和容错能力。
- 提高用户体验
- 缓存加速：使用本地缓存（如Varnish）、分布式缓存（如Memcached、Redis）及CDN缓存，减少数据库查询次数和后端服务器的负载，加快数据响应速度。
- 会话保持：针对Web应用的会话管理问题，可以使用Nginx的ip_hash机制或F5和LVS的会话保持机制来保证用户的会话一致性。
缺点
- 配置复杂
- 技术门槛高：集群架构的配置和管理相对复杂，需要专业的技术团队进行维护。例如，Keepalived、Heartbeat等高可用技术的部署和调试需要具备专业知识。
- 一致性难以保证：在集群环境中，数据同步和一致性是一个挑战。特别是在高并发场景下，保证数据的实时一致性更加困难。
- 数据一致性难以保证
- 分布式事务问题：在读写分离或分布式数据库场景中，处理分布式事务的一致性尤为复杂，需要采取有效的2PC（两阶段提交）或基于Paxos算法的一致性协议来保证。
- 延迟问题：在跨地域的集群中，数据同步可能会因为网络延迟而变得更加复杂，需采用更先进的异步复制机制来减少延迟影响。
- 增加成本
- 硬件成本：集群架构需要多台服务器，增加了硬件成本。同时，为了保证高可用性，还需要投入更多的冗余设备和网络设施。
- 运维成本：随着集群规模的扩大，运维复杂度也随之增加。需要更多的运维人员和监控工具来确保系统的稳定运行。
- 网络依赖性强
- 网络依赖性大：许多负载均衡和高可用技术（如LVS）依赖于稳定的网络环境。一旦网络出现波动或中断，可能会影响到整个集群的正常使用。
- 脑裂问题：在使用Keepalived等高可用工具时，可能会遇到“脑裂”问题，即两个节点争抢资源导致系统异常。需通过加强监控和调整心跳检测机制来规避此类问题。
三、分布式（微服务）架构
分布式（微服务）架构网站是一种将复杂、大规模的系统分解为多个独立、小型服务的架构方式，每个服务负责实现特定的业务功能，并可以独立部署和扩展。这种架构模式在现代软件开发中得到了广泛应用，特别是对于需要高度灵活性和可扩展性的系统来说，它提供了有效的解决方案。
- 架构定义
- 概念：微服务架构是一种将复杂应用拆分成多个小型、自治的服务的方法。每个服务通常实现一个单一的功能或业务能力，并且拥有自己的数据库和通信机制。
- 演进：微服务架构的演进是随着云计算、容器技术及大规模Web应用的发展逐渐形成的。特别是过去十年中，这种架构模式逐步成熟并被广泛采用。
- 主要优点
- 灵活扩展性：每个微服务可以独立扩展，无需影响其他服务。这为处理高并发、大流量的业务场景提供了便利。
- 技术多样性：每个服务可以选择最适合其业务场景的技术栈，从而优化性能和开发效率。
- 快速迭代部署：由于服务独立，可以实现频繁更新和快速迭代，而不会对整个系统造成影响。
- 主要缺点
- 运维复杂度：服务数量的增加导致运维任务繁重，需有效管理各服务的配置、监控和故障排除。
- 网络依赖性：微服务之间通过网络进行通信，可能带来延迟和网络故障风险。
- 数据一致性：每个服务维护自己的数据库，保证数据的全局一致性和实时性变得更加复杂。
