摘要：發(fā)生故障時的運行能力也是可用性的關(guān)鍵。而不是依靠運行單元的多部署，這些單元不能自行擴展。允許獨立架構(gòu)，它需要容忍故障，并提供性能可用性保障和服務(wù)級協(xié)議。這些需要為異步請求響應(yīng)支持延時和容錯協(xié)議。當其不可用時，可能嚴重影響運作。

Gartner 曾在發(fā)表過的一篇文章中表示，到2017年，全球50%的企業(yè)將使用Web-Scale IT 架構(gòu)。下面我們來看看 Andre Leibovici 對 Web-Scale IT 的看法：

Web-scale IT 不僅僅是一個流行詞，更是一種設(shè)計數(shù)據(jù)中心和軟件架構(gòu)的方法，它體現(xiàn)了一種多維概念，包含可擴展性、一致性、容忍度和版本控制等。

Web-scale 描述了現(xiàn)代架構(gòu)的趨勢，即增長（遠）大于線性速率。Web-scale 系統(tǒng)能夠快速有效地進行處理，并避免在關(guān)鍵時刻需要重新架構(gòu)的瓶頸問題。

Web-scale 架構(gòu)和屬性并不是一個新鮮的詞條，它們已經(jīng)在一些大型的網(wǎng)絡(luò)公司中系統(tǒng)地使用了，比如谷歌、Facebook 和亞馬遜。然而對比以往最大的區(qū)別就在于，這種可擴展到海量計算規(guī)模的架構(gòu)，以往只出現(xiàn)在大型互聯(lián)網(wǎng)公司而當下已通過專門的虛擬化定制方法走入主流企業(yè)。

在一個內(nèi)部討論中，Nutanix CEO Dheeraj Pandey 總結(jié)了關(guān)于 Web-scale 架構(gòu)的重要概念。而本文對其中一些思想進行了引用，并擴展到其他不同領(lǐng)域。

同時，這里需要注意的是，高擴展性的分布式系統(tǒng)對筆者來說也是一個全新的領(lǐng)域，而筆者也會分享自己的學(xué)習(xí)收獲。

首先要記住的是：Web-scale 不只適用于 SDS（軟件定義存儲）；它也是大型分布式系統(tǒng)的架構(gòu)模型。這里有一個視頻講述了什么是 Web-Scale IT。

通過軟件途徑，讓大量運行著標準 x86 硬件的主機可以同時做一件事情。這是 Web-scale 第一次與 SDDC（軟件定義數(shù)據(jù)中心）交互，在沒有計算機硬件做支撐的情況下。許多服務(wù)已經(jīng)采用這種辦法，包括 SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）、虛擬服務(wù)和 SDS（軟件定義存儲）。

對于管理服務(wù)的無單點故障和瓶頸問題，在架構(gòu)上應(yīng)有所考慮。故障的容忍度是架構(gòu)穩(wěn)定、可擴展分布式系統(tǒng)的關(guān)鍵。發(fā)生故障時的運行能力也是可用性的關(guān)鍵。像 vector clocks、two-phase commit、consensus algorithms、leader elections、eventual consistency、multiple replicas、dynamic flow control、rate limiting、exponential back-offs、optimistic replication、automatic failover、hinted-handoffs、data scrubbing 等技術(shù)是構(gòu)成分布式系統(tǒng)處理故障能力的要素。

Web-scale 系統(tǒng)應(yīng)該提供一個靈活構(gòu)建系統(tǒng)的服務(wù)，并具備并行構(gòu)建的能力（http://en.m.wikipedia.org/wiki/Embarrassingly_parallel）。并行方法能夠進行無干擾地接近傳統(tǒng)的顛覆性任務(wù)，例如滾動或叉式升級、不間斷集群和所有工作流全部在線。

Web-scale 系統(tǒng)應(yīng)該能夠被擴展，并且繼續(xù)像一個單元那樣正常運行。而不是依靠運行單元的多部署，這些單元不能自行擴展。

Web-scale 允許獨立架構(gòu)，它需要容忍故障，并提供性能、可用性保障和服務(wù)級協(xié)議。

Web-scale 系統(tǒng)應(yīng)該為內(nèi)部和數(shù)據(jù)中心通信提供用于完全控制和基于 HTTP 服務(wù)自動化的編程接口。這些 APIs需要為異步請求響應(yīng)支持延時和容錯協(xié)議。

Web-scale 系統(tǒng)應(yīng)該提供自定義（和版本化）的對象。在 SDS 用例，具有編碼能力的自定義磁盤高效地格式化和序列化結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，且是可擴展格式，比如 protobuf、Avro 等。這樣，可以不用經(jīng)常地更新磁盤數(shù)據(jù)。考慮到規(guī)模，Web-scale 不能假定只有一次數(shù)據(jù)更新。

Web-scale 系統(tǒng)應(yīng)具有自描述（和版本識別）服務(wù)，這樣分布式系統(tǒng)的不同部分可以在不同版本下進行通信，不用期待所有的部分一次升級。

分析軟件為了減少人機交互。在大型網(wǎng)絡(luò)公司中，Web-scale 基礎(chǔ)設(shè)施與每臺機器管理的 SRE 是1:10000的比例。一般的公司是1:500的比例。這個巨大的差距只能由分析和自動化來填補。

嚴格且最終一致的一致性模型，對 CAP 原理有清楚的理解（一致性、可用性和分區(qū)容錯性）（http://en.m.wikipedia.org/wiki/CAP_theorem）。筆者發(fā)現(xiàn) Julian Browne 寫的一篇文章是學(xué)習(xí)更多 CAP 原理的好資料。

此外，另一個好的例子是 vCenter 服務(wù)器。vCenter 應(yīng)該從頭設(shè)計成為一個分布式管理平臺，它能夠利用完全無共享結(jié)構(gòu)，提供零故障操作環(huán)境。眾所周知，vCenter 服務(wù)器是 vSphere 集群的關(guān)鍵性部件。當其不可用時，可能嚴重影響運作。微軟 Hyper-V 和 SCVMM 也是這樣的。

當管理程序是獨立單元，不需要管理服務(wù)器即可運行時，就不會有缺乏管理的問題。

如果 vCenter 用 web-scale 原理設(shè)計，它不是集群虛擬設(shè)備，就是在管理程序核心進行架構(gòu)。添加到集群的節(jié)點越多，處理方式就越靈活。并且當有一個節(jié)點不可用，其他節(jié)點能夠成為管理端點。

Nutanix 選擇從頭架構(gòu)數(shù)據(jù)和控制層，使其成為一個具有上述性能和指導(dǎo)方針的 Web-scale 分布式系統(tǒng)。這些指導(dǎo)方針不僅保證彈性、可擴展性、一致性和容錯性，而且確保它是一個引導(dǎo)將來數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新的平臺。

原文：understanding-web-scale-properties，作者 Andre Leibovici 是 VMware 架構(gòu)師，兼職作家和博主。 本文系 OneAPM 工程師編譯整理。

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