做個web全棧工程師很難嗎？最難的服務器架構也就這樣而已

湖南書聲琅琅教育

二、服務器框架的原理和技術

首先我們先來看一張Web開發的服務器框架原理圖，我們從這裏開始了解：

暫時先不對裏面的板塊做詳細分析，文章後面會具體講解，我們先來梳理一下web開發的服務器框架原理。

從圖中的白箭頭我們可以看出來，服務器的響應過程可以大致分為兩個流程：

請求數據過程：客戶端→web服務器→業務服務器→緩存服務器→數據庫

返回數據過程：數據庫→緩存服務器→業務服務器→web服務器→客戶端

舉個例子，一個叫王二麻子的同學想從電腦上查一下自己的英語四級考試分數，這時候他在電腦上登錄查詢頁面的時候，就是在客戶端。當他在客戶端輸入完個人信息後點擊查詢按鈕時，客戶端就開始向web服務器發送王二麻子的數據請求，web服務器命令業務服務器去緩存服務器核實和處理一下，緩存服務器帶著王二麻子的數據再去數據庫調取數據。

當數據庫調取完王二麻子的數據之後，就立馬告訴緩存服務器，緩存服務器又跑去告訴業務服務器，業務服務器屁顛屁顛地把王二麻子的數據交給web服務器，web服務器大手一揮，終端悄無聲息地就把王二麻子的數據呈現出來了，王二麻子一看數據可能就大罵一句："XX，又要重考！"

過程就是這麼個過程，雖然看起來跑來跑去很麻煩，但其實不麻煩的，計算機分分鐘能處理千萬個王二麻子。

三、服務器各個板塊講解

（一）客戶端

web開發目前主要的客戶端類型有IOS、Android、PC（電腦）和移動（手機等）四種客戶端，這個就不多講了，通常意義上，每一個用戶的界面就是客戶端了，用來呈現圖片、文字、視頻等數據給用戶查看。

（二）web服務器

web服務器的主要功能有2個：負載均衡和靜態資源服務器。

（1）負載均衡

什麼叫負載均衡？我們先來看一張圖哈：

這是最簡單的一個服務器架構了，它沒有web服務器，就只有客戶端、業務服務器、數據庫組成，在數據量較小的情況下，它是可以正常運行的。

假如一個業務服務器能支持5000個客戶端訪問，只要不超過5000台設備訪問都是OK的，但如果超出了5000個客戶端訪問呢？那就只剩下2個方法，一是通過換開發語言來重構業務服務器以達到提升它的性能，涉及開發語言的性能，後面我們再講；二是增加業務服務器的數量來保證大量用戶端的正常訪問，，增加負載能力，這也是較為常用的方法。

那麼問題來了，增加業務服務器的數量，但它們"長得"都差不多，客戶端就很鬱悶，我該訪問哪個服務器？

所以需要一個web服務器來統籌分配，分配客戶端應該訪問哪個業務服務器，合理分配資源，避免導致客戶端統一訪問某個業務服務器而造成負載超核，這就是web服務器的負載均衡作用。

（2）靜態資源服務器

不是所有的數據請求都要訪問數據庫。前面我們所說的從客戶端一步一步跑到數據庫來進行數據的請求和返回數據動態請求，而有些數據存儲在web服務器上的，不需要訪問數據庫就能獲取數據到用戶端，稱為靜態請求。

比如某些網頁不常變化的一些文字、圖片、視頻等，基本就固定在某個地方做展示，開發員不調整就不會更新的那種，靜靜地待在那裏，誰進入頁面就顯示出來，這些數據放在web服務器上而沒有存在數據庫，便於更快地展現給客戶端。

（三）業務服務器

業務服務器的主要功能是：接受數據、處理（查詢、寫入）數據、返回數據三方面。

（1）協議

目前服務器對數據的傳輸和處理主要遵循兩種協議：http/https和socket請求。http協議屬於應用層，socket就比較原生了，就是所謂的TCP/IP層，屬於網絡層。這兩個就不細講了，往這方面發展都會學的。

（2）開發語言

服務器的開發語言算是百家爭鳴了，你可以用C、C++、Java、PHP、Python、Ruby等語言來開發，但是從性能、性價比方面還是有區別的。

目前在做服務器比較多的語言還是Java和PHP，為什麼呢？第一，php相對比較簡單，比較容易入門這功能；第二，java可以大規模的團隊協作開發，封裝成模塊，代碼可複用。

但現在還存在這麼一種趨勢：用C/C++和Python來做服務器開發的公司越來越多了，為什麼呢？

因為很多服務器開發的開發時期是很久以前了，十年或十幾年前了，那時候企業為了快速地攻城略池，先把業務跑起來，選用了開發周期短的語言來做服務器，雖然負載有限，但可以用硬件來補足，但隨著手機和電腦的數量越來越多，客戶端數量上升，如果還是用硬件來補足服務器的負載性能，將會面臨很多問題。

比如說其中的電費問題，阿裏就遇到過，機器得一直開著，隨著阿裏的業務量越來越大，硬件每天消耗的電費開銷是個頭疼的問題，日以繼夜地燒下去只會是燒錢，光是電費開銷就占到了公司年開銷的10~30%，那怎麼辦？那就只能從服務器的開發入手，選用性能更高的語言來重構服務器，性能提高，有的服務器重構之後性能，單台性能可以提升10倍。

所以C/C++這種機器語言就成為了有實力的企業開發服務器首選，所以說C/C++永不過時。

對於中小型企業來講，開發服務器不建議用C/C++，雖然它們的性能高，但開發起來難度大，而且市面上真正懂C/C++的程序員比較少，所以支付的工資自然也就高了。可以選用腳本語言來開發，讓業務先跑起來，等到了瓶頸時，相信公司也有了穩定的資金支持了，這個時候再重構服務器更合適。

我個人比較推崇用Python來做中小企業的服務器開發，為什麼不是其他的語言呢？

首先Python是一門面向對象的腳本語言，代碼量少，語法簡潔，邏輯清晰，從的代碼優美程度和團隊協作開發上來講，PHP不如Python；Java雖然好，但是比較重，比如幹一件事情C語言需要100行代碼，那麼Java差不多就是50行左右，而Python只需要10行。

我個人不推薦用Ruby來做服務器。一是因為Ruby是日本人做的東西，愛國情懷；二是Ruby是一種魔幻語言，什麼意思呢？也就是你寫了一個符號或者寫了一個指令，他背後給你幹了很多事兒，你看不到這個東西的底層，邏輯上不清晰，隨便寫，也就是說你按照它的一些特殊的符號，它會給你帶來很多事兒。這種魔幻性語言他們不適合團隊開發，團隊開發的話呢，大家水平參差不齊，有的人掌握了更多的魔幻語法，有的人不掌握，不適合團隊開發。

（四）數據庫和緩存服務器

認真看文章的朋友可能會發現，在之前我們有講過服務器架構的最簡版，裏面沒有緩存服務器也能正常運行，那麼問題來了，業務服務器需要數據直接去數據庫找不就完了？為什麼要增加一個緩存服務器？

這其實是為了減少數據庫的負載和提升客戶端的體驗感。緩存服務器相當於一個緩存區，可以緩存數據。

舉個例子，數據庫的讀取速度如果是4000次/s，如果此時有1萬個數據在線請求訪問數據庫，可是數據庫這1s很忙啊，忙不過來，那客戶端那邊就只有等待了，數據庫需要2s多的時間才能給到客戶端想要的數據，那如果是10萬、100萬、1000萬呢？等20s、200s、2000秒？這樣的用戶體驗感是不是很不好？

於是增加了緩存服務器，它可以將常用信息緩存在那裏，讀取速度快（具體多快可以去網上查一下緩存和內存的速度差別），當再次客戶端再次請求時，就不需要訪問數據庫，直接拿緩存服務器裏面的數據就可以了。

在數據的儲存方面還有更高深的分布式文件儲存系統，也是解決傳統數據庫的不足之處，比如阿裏采用的的TDFS和亞馬遜的GDFS等等，這方面屬於比較高端的技術了，如果有機會也可以去了解一下。

關於web開發的服務器架構原理就給大家講完了，從原理上來理解的話也並沒有很困難，如果你選用合適的語言去做web開發也會事半功倍，尤其是Python來做開發，很多人前後端都能搞定，作為這樣的全棧工程師在市面上是很吃香的。