分布式大数据高并发的web开发框架

一、引言

通常我们认为静态网页html的网站速度是最快的，但是自从有了动态网页之后，很多交互数据都从数据库查询而来，数据也是经常变化的，除了一些新闻资讯类的网站，使用html静态化来提高访问速度是不太现实的方案。我们不得不在代码与数据库之间寻求一种更合适的解决方案。

减少数据库访问次数，文件和数据库分离，大数据分布式存储，服务器的集群负载均衡，页面缓存的使用，nosql内存数据库代替关系型数据库，这些方案措施都是提高系统高并发性能的关键，下面一一分解。

二、分解

（1）       分布式服务器集群

A） 文件服务器集群

图片、视频、其他下载文件，它们的下载通常是占用网络带宽的罪恶魁首，这些资源一定要独立放在带宽好的文件服务器上，能提供http协议访问地址使用，不至于在下载文件时影响web服务器的cpu运算。

文件服务器最好使用磁盘阵列中心存储，比如阿里云提供的文件云服务器，这样使用简单，使用多大带宽多大存储空间选择就好了。

如果没有中心存储，也可以做文件服务器集群，如下图

说白了就是每个文件服务器都安装一个简单的web api作为文件传输和访问的接口，可以手动分配服务器地址给 web 程序使用，当然也可以做一层简单的负载均衡器供web程序统一接口调用。

需要注意的是：web api 接口上传文件结果一定要返回特定服务器完整的http文件下载地址，这个地址要存入数据库。

文件服务器的数量：文件服务器之间都相对独立，没有数据关联，因此数量的多少主要是看带宽的承载量和硬盘空间的大小，动态扩展服务器后，只需把服务器地址加入 web程序的调用列表即可达到无限扩展容量的机制。

B） Web服务器集群

不管是windows系统，还是linux系统，单台服务器的性能和资源都是有限的，支持的连接并发数都有上限，因此必须采用多服务器集群的方法才能提高连接并发数。连接并发数的容量计算也很容易：

连接并发数= 服务器1并发数+服务器2并发数+……+ 服务器n并发数

当然，我们不能都给每台web服务器分配一个域名地址访问，肯定是同一个域名同一个入口，例如百度后面有成百上千台web服务器，但是我们都是使用 www.baidu.com 一个入口，至于这个入口会自动给我们分配一台web服务器访问，我们不会在意这台web服务器的具体地址是多少，这就是负载均衡器的作用。

但是，web服务器集群并不像文件服务器集群那么简单，因为web服务器的程序使用的数据是共享的，具有一致性和实时性的要求。

如果获取数据时都从数据库读取数据，可以保证数据的一致性，但数据量大时，影响性能而又不能保证实时性，这就是我们后面说到的使用缓存技术解决这个问题。

Web服务器类型：微软的.net iis ，阿帕奇 tomcat 都是出名的轻量级web服务器

C） 数据库服务器集群

通常大型的关系型数据库 oracle ,mysql , sqlserver 都已经提供了集群的功能，但是，由于磁盘读写速度的限制，难以胜任高并发实时性的要求，我们建议使用带有集群功能的内存数据库。

Mongodb内存数据库：

Mongodb是一个开源的nosql 内存数据库，基于json格式的文档存储，数据对象通过json的序列化与反序列化传输。在服务器内存足够大时，把所有的数据装载到内存中，便于快速访问；当内存不够大时，把不常使用的数据持久化到磁盘文件；最新版本的mongodb 3.0 已经提供了服务器集群的功能，并且引入了hadoop大数据的mapreduce并行运算模式，这让海量数据全部存储与多台服务器的内存上提供很好的解决方案。

现在服务器内存的硬件价格已经十分低廉，配置128G内存的服务器已经很普遍，但是我们还是建议一台服务器存储数据量不要超过1亿条记录，便于提高并行计算的效率。

在硬件充裕的情况下，mongodb集群建议采用多副节点的集群模式，不仅提高访问性能，也保证了数据安全完整性能。

Gemfire内存数据库

Gemfire是很多年前就已经商业化了的nosql内存数据库，经过了多家大型机构的使用考验，更幸运的是，在2015年4月发布其开源版本Geode，可能在不久的将来得到更广泛的使用。

除了开源nosql内存数据库，国内外的巨头都已经在研究自己的内存数据库，比如oracle, ibm , 阿里等等，nosql内存数据库大有代替关系型数据库的趋势。

朋友们可以去研究每个内存数据库的优劣势，不管使用那种产品，我们无非就是解决两个问题：1、内存数据库保证快速访问；2、服务器集群存储大数据。至于如何搭建环境大家可以查找相关资料。

（2）       负载均衡器

负载均衡服务器分为硬件均衡服务器和软件均衡服务器，目的就是统一提供一个访问入口来访问服务器集群，并且能够动态监控每个服务器的负载，把新的用户请求转给负载小的服务器。

硬件服务器就是直接购买独立的服务器作为负载均衡服务器，例如阿里云已经提供。

软件服务器使用具有代理功能的软件作为转发服务器，比如Nginx,HAProxy,LVS 等等，具体安装部署大家可以搜索相关资料。

（3）       缓存技术

从上面我们可以看出，web服务器与数据库服务器是分布在不同的服务器上的，也就是web程序从数据库获取数据时，通过网络tcp/ip协议进行网络数据传输，当查询的数据量过大时，网络带宽速率很可能变为瓶颈，高并发在线时，将会很大影响整体系统的效率。

我们使用缓存技术解决这个问题。这里就涉及到相关业务了，一般来说，我们根据具体的业务，把数据分为两类：

1、  一类是不经常变的数据，比如表结构，公共设置数据，省市县名录等等，这些数据我们将会作为永久缓存数据，我们将会一次性读取数据库全部记录缓存到web服务器本地长久保存，并且定时检测数据库是否有更新的数据，如果有更新，则再更新本地缓存数据；

2、  另一类是经常变的数据，对于这种数据，需要每次读取时都从数据库读取，往往这类数据也包含海量的数据，读取数据库时将不能一次性读取，只能分页读取，缓存数据保存的时间也不宜太长。

缓存的工具也很多，比如 .net里自带的MemoryCache，java 的有 ehcache ，都是比较出名的缓存。

三、综合

综上所述，我们就可以设计我们的整体方案图如下：

四、开发框架

ErpCore是一套强大的快速开发框架，集数据库设计、软件建模、模型自动生成、界面可视化设计、业务流可自定义、全自动生成用户所需系统于一体。在此框架上扩展出所有行业的业务系统，它让软件工程师从“建模——写代码——测试”所有繁琐重复的工作变为全自动化生成，大大简化了企业软件的开发时间和成本。

1、自动建模

框架内部带有虚拟数据库系统，用户可在虚拟数据库上创建表、字段、表间关联，企业根据自己的具体业务需求构建合适的数据库架构，即通过自动化实现销售业务人员将能完成DBA的工作。业务流程将变成企业自定义。

2、自定义对象

对应于虚拟数据库上创建表、字段、表间关联，用户可自定义对象、对象属性、对象关联。奠定了可以扩展出符合所有行业所有业务系统可能性。

3、窗体表单可视化设计

通过拖拽拉的方式，业务人员即可创建软件使用界面，把界面关联起来即可实现不用编码就能创建所需的业务系统。

4、全自动创建子系统

管理员在后台通过创建对象、创建窗体，并集成成一个子系统，普通使用人员就能使用子系统进行工作，不需额外开发工作。

五、开源产品下载

请访问 http://www.8088net.com 下载开发框架源码

.net版 https://git.oschina.net/bigcore/bigcore.net

Java版 https://git.oschina.net/bigcore/bigcore